Trabalho - Análise de Tensões - Viga com Entalhe

Trabalho - Análise de Tensões - Viga com Entalhe

(Parte 1 de 4)

Centro Universitário da FEI

Disciplina: Laboratório de Mecânica dos Sólidos I

Departamento de: Engenharia Mecânica

Título do Trabalho: Viga com Entalhe – Análise de Concentração de Tensões.

Nome do Professor: _ Nome do Instrutor: _

Trabalho Número:Data de Entrega:
DiaMês Ano

Nomes e Nºs dos Alunos: (* Números em ordem Crescente)

Curso:Modalidade: _____
Nº da Turma:Nº do Grupo:

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DISCIPLINA: Laboratório de Mecânica dos Sólidos FOLHA:2 DE17

TÍTULO: Viga com Entalhe – Análise de Concentração de Tensões

TURMA: 720

1 INTRODUÇÃO 3 2 OBJETIVOS 3 3 RESUMO TEÓRICO 3 4 PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL 5

4.1 Esquemas e Etapas do Experimento 6 4.2 Dados Referentes á Estrutura em Estudo 8 4.3 Dados Coletados 8

5 ANÁLISE DOS RESULTADOS 8

5.1 Análise Experimental ( Baseada na Leitura dos Extensômetros) 8 5.2 Análise Teórica (Baseada na Carga P fornecida) 14 5.3 Análise Teórica (Avaliação do coeficiente de concentração de tensões Kt) 16

6 ANÁLISE CRITICA DOS RESULTADOS E CONCLUSÕES DO EXPERIMENTO. 17 7 CRÍTICAS E SUGESTÕES 17 8 REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS 17

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DISCIPLINA: Laboratório de Mecânica dos Sólidos FOLHA:3 DE17

TÍTULO: Viga com Entalhe – Análise de Concentração de Tensões

TURMA: 720

1 INTRODUÇÃO

Este relatório consiste no estudo do comportamento de uma viga com entalhe quando submetida a diferentes carregamentos e o modo de como o entalhe se relaciona com o comportamento da viga, com as deformações que ocorrerão e com as tensões que serão criadas e de como elas se concentrarão.

Lembrando que estruturas utilizadas diariamente possuem diferentes tipos de furos, entalhes, mudanças de secções e demais variáveis que farão com que as tensões se concentrem, o que torna fundamental prevermos o modo de como tais tensões se comportarão, para prevenir possíveis falhas estruturais.

Para o estudo da viga, utilizaremos dez extensômetros do tipo PA-06-031MJ-120 fabricados pela Excel e fixados próximos ao entalhe da viga de aço carbono ABNT 1020, na qual os dados serão obtidos com o auxílio do indicador de deformação P3500 e da caixa de resistência SB-10, para que com tais valores experimentais de deformação, juntamente com as cargas aplicadas e as cargas nominais, possamos analisar e calcular os valores relacionados, de forma a evidenciarmos a veracidade e a precisão de ambos os métodos (experimental e analítico).

2 OBJETIVOS

Este relatório tem como objetivo estudar o comportamento de uma viga com entalhe quando submetida a diferentes tipos de cargas e o modo de como a tensão se concentra no entalhe.

Como os efeitos de concentrações de tensão são localizados, podemos utilizar as fórmulas padrão de tensão em seções transversais a uma distância do entalhe. Já perto da fonte, as tensões dependem do carregamento e da geometria do membro.

A tensão admissível é obtida aplicando- se um fator de segurança em relação à tensão atuante. No caso de uma viga com descontinuidade, a tensão admissível irá diminuir. E para isso, precisamos determinar o fator de concentração de tensão (k), a fim de verificarmos a proporção entre a tensão máxima e a tensão nominal.

3 RESUMO TEÓRICO

Quando uma viga é submetida a uma carga, seu eixo longitudinal deforma gerando uma curva, que podemos utilizá- la para determinação de tensões.

Nas peças reais é muito comum a presença de vários tipos de descontinuidades como furos, entalhes, variações bruscas de secções, cargas praticamente concentradas, etc. Sabe-se que o efeito dessas descontinuidades é provocar tensões maiores que as tensões médias ou nominais previstas pela Resistência dos Materiais Básica. Em muitos casos, a não consideração adequada desse efeito pode levar à falha prematura da peça, principalmente nos carregamentos dinâmicos (fadiga) e materiais com comportamento frágil. Dessa maneira as tensões são distribuídas de uma maneira não uniforme, podemos observar isso através do coeficiente de concentração de tensões (Kt) que determina a relação entre a máxima tensão efetiva e a tensão nominal (ou média) calculada da seguinte maneira:

݋ݑ ܭݐൌ߬݉áݔ

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DISCIPLINA: Laboratório de Mecânica dos Sólidos FOLHA:4 DE17

TÍTULO: Viga com Entalhe – Análise de Concentração de Tensões

TURMA: 720

Devemos sempre aplicar o coeficiente de concentração de tensões sempre no ponto crítico e dependendo do tipo de esforço temos diferentes equações:

Tração-Compressão:ߪ݉áݔൌܭܶ.ܰܣ
Flexão:ߪ݉áݔൌܭܶ.ܯܹൌܭܶ.ܯܬ
Torção:߬݉áݔൌܭܶ.ܯܶ

O princípio de Saint Venant diz que as tensões no corpo causadas por um carregamento são as mesmas, a partir de uma distancia da região carregada.

Desta forma, a fórmula:

fornece as tensões em uma seção a partir de ma distância de qualquer carga concentrada ou de qualquer descontinuidade de forma, onde essa distância seja maior que a seção transversal da estrutura. Este princípio permite o cálculo dos esforços no interior dos corpos utilizando a resultante dos esforços atuantes, como uma força concentrada equivalente, hipótese válida apenas para pontos afastados em relação ao local onde os esforços são distribuídos, de uma distância “d” superior a maior dimensão “b” da distribuição da carga.

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DISCIPLINA: Laboratório de Mecânica dos Sólidos FOLHA:5 DE17

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TURMA: 720

4 PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL

Este experimento tem por objetivo a determinação experimental do Coeficiente de Concentração de Tensões.

Dados Experimentais.

– Para a viga em estudo, aplicar as cargas (massores de 4, 8 e 12 Kg, nas posições indicadas).

– Para cada carga, anotar o valor de deformação apontando para cada gage. Nota: Não se esquecer de verificar o fator do gage que deverá ser igual a 2 e não esquecer de zerar os gages.

– Criar a Tabela 1 que aponta o valor de deformação lido para cada gage, em função da carga P aplicada.

– Montar o gráfico ε em função de P para as cargas e deformações da Tabela 1. Este gráfico apresentará 10 (dez) retas, uma para cada gage. Levantar a função da reta de cada gage.

– Tendo o gráfico ε em função de P e a função da reta dos gages, calcular para a carga teórica de G1=8 Kgf, o valor da deformação.

– Para a carga teórica G1, tendo o valor da deformação de cada gage obtido no item acima, através da fórmula:

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