Questões de Concurso sobre Elasticidade Linear, Plasticidade, Fratura, Fadiga e Flambagem

“Frequentemente se descobre que membros de máquina falharam sob a ação de tensões repetidas ou flutuantes, todavia a análise mais cuidadosa revela que as tensões reais máximas estavam bem abaixo da resistência última do material, e muito frequentemente até
abaixo da resistência ao escoamento. A característica mais distinguível dessas falhas é que as tensões foram repetidas um número muito grande de vezes. Daí
a falha ser chamada de falha por fadiga.”

Fonte: BUDYNAS, Richard, NISBETT, Keith, J. Elementos de Máquinas de Shigley. [Minha Biblioteca]. Retirado de https://integrada.minhabiblioteca.com.br/#/books/9788580555554/

Com relação a falha por fadiga podemos afirmar que:

I - A fadiga ocorre em equipamentos sujeitos a carregamento que produzem tensões simples unidirecional de tração, compressão ou flexão.

II - Uma falha por fadiga tem uma aparência similar a uma fratura frágil, uma vez que as superfícies de fratura são planas e perpendiculares ao eixo de tensão, com a ausência de estricção.

III - O estágio II (a fratura) progride de microtrincas para macrotrincas, formando superfícies geralmente lisas e normais na direção de máxima tensão de tração. Essas superfícies podem ter bandas onduladas escuras e claras, conhecidas como marcas de praia ou marcas de concha de ostra.

As afirmativas corretas são:

A fadiga de um material consiste na ruptura com aplicação de tensão cíclica. Esta tensão variável no tempo, não precisa chegar ao limite elástico para promover a ruptura. A corrosão-fadiga (ou fadiga sob corrosão) é a ruptura com aplicação de tensão cíclica em presença de um meio corrosivo. Pressupõe uma interação sinérgica entre corrosão e tensão cíclica.

(Apostila de corrosão-fadiga. UFRGS, acesso abril 2019. p.1).

Em relação aos métodos de prevenção contra a corrosão-fadiga identifique a alternativa INCORRETA.

Uma barra do aço ABNT 4140 laminada a quente é submetida a ensaios giratórios com dobramento segundo ciclos alternados de tensões. Se o diâmetro dos corpos de prova é 8+-0,025 mm, determine a carga cíclica máxima que pode ser aplicada para assegurar que não irá ocorrer uma falha por fadiga.

Considere um fator de segurança de 2,0 e que a distância entre os pontos de aplicação de carga seja de 51,5+-0,1 mm.

Dados: Limite de resistência à fadiga 500MPa; $\sigma =\frac{16FL}{\pi \left(d_0{}^3\right)}$ Tensão máxima para ensaios giratórios com dobramento

Uma viga biapoiada de comprimento L está sujeita a uma força concentrada F atuante a uma distância L/4 de uma de suas extremidades.

O momento fletor máximo e a força cisalhante máxima atuantes na viga são expressos, respectivamente, por

Relacione os tipos de esforços (Coluna A) com suas respectivas solicitações (Coluna B) e, em seguida, assinale a alternativa correta:

Coluna A

(1) Torção

(2) Compressão

(3) Flexão

Coluna B

( ) Solicitação que tende a girar as secções de uma peça, uma em relação às outras.

( ) Solicitação que tende a encurtar a peça no sentido da reta da força aplicada.

( ) Solicitação que tende a modificar o eixo geométrico de uma peça.

A sequência correta é:

Em peças e conjuntos de máquinas e estruturas que estão sujeitos a variações das cargas aplicadas, ocorre comumente o aparecimento de flutuações nas tensões. Essas tensões, ainda que inferiores à resistência elástica do material, podem levar à sua ruptura se a aplicação dessas tensões ocorrer em elevado número de vezes. Das alternativas a seguir, qual melhor representa a denominação do fenômeno descrito e seu respectivo diagrama?

Os alongamentos das barras 1 e 2, em mm, são, respectiva e aproximadamente:

As figuras seguintes mostram a fratura de dois corpos metálicos. A análise da fratura pode revelar propriedades do material ou indicar o processo pelo qual a fratura se concretizou. Esse fato é particularmente importante na perícia de acidentes envolvendo máquinas e equipamentos.

Utilizando os conhecimentos de materiais e analisando as fotos, se a peça da

Um tubo de aço, como mostrado na figura, deve ser usado como uma coluna presa por pinos na extremidade.

Qual a carga máxima admissível que permite que não haja flambagem, considerando E_aço=200 GPa?

Um eixo de material dúctil submetido à torção pura deve ser dimensionado segundo a teoria da máxima tensão cisalhante ou a teoria da máxima energia de distorção.

Considerando-se que um ponto qualquer da superfície do eixo esteja sujeito a um estado plano de tensões, a teoria que resulta em um maior diâmetro para o eixo é a da

Se um torque de 2200 Nm atua em um eixo de 88 mm de diâmetro, qual é a máxima tensão de cisalhamento desenvolvida?

Aços empregados em tanques contendo ácidos líquidos em temperaturas entre ambiente e 200°C são suscetíveis a danos causados pelo hidrogênio.

É considerado um dano causado pelo hidrogênio a

Uma fratura dútil em um material policristalino tem por características físicas e microestruturais absorver

Um cubo de lado 𝓁 foi construído com um material que possui um módulo de Young de 200 GPa e uma constante de Poisson de 0,33. Esse cubo é submetido a um estado plano de tensões compressivas elásticas sem nenhuma tensão cisalhante, |$\sigma$_X| = |$\sigma$_Y| = 200 MPa.

Qual o valor da deformação percentual na direção z?

A união a seguir possui um parafuso fabricado em aço inoxidável com 10 mm de diâmetro e recebe a solicitação de uma carga F de 2400 N.

Qual a tensão de cisalhamento (em MPa) atuando no parafuso?

Uma barra de aço de seção reta circular com diâmetro 20 mm e comprimento 0,8 m encontra-se submetida à ação de uma carga axial de 7.200 N. Sabendo que o módulo de elasticidade do aço é 210 GPa e considerando k igual a 3,1415, calcule o alongamento da barra em fim, aproximadamente, e assinale a opção correta.