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

Uma chapa fina de aço, com módulo de elasticidade longitudinal igual a 200GPa e coeficiente de Poisson de 0,3, é solicitada como indicado na figura a seguir.

Considerando as deformações de tração positivas e as de compressão negativas, as deformações nas direções x, y e z (perpendicular a chapa), admitindo estado plano de tensões, valem, respectivamente,

A resistência à fadiga é

Módulo de elasticidade, resistência à tração, tensão de escoamento e tensão de ruptura são propriedades mecânicas obtidas em um teste de tração.

Módulo de elasticidade é a inclinação da região elástica da curva tensão-deformação que representa a rigidez do material e sua capacidade de retornar à forma original após a remoção da tensão.

Aços carbono constituem uma categoria amplamente empregada na indústria, visto que pequenas variações no teor de carbono abrangem um amplo espectro de dureza e ductilidade.

Considere um corpo de prova de aço carbono, cilíndrico, diâmetro de 20 mm, módulo de Young de 200 GPa e tracionado por uma força de 31,4 kN.

Sabendo que a deformação é totalmente elástica e adotando 𝜋 = 3,14 , a deformação experimentada pelo corpo de prova é

Segundo a teoria de Tresca, a resistência ao escoamento por cisalhamento é 50% do valor da resistência ao escoamento sob tensão normal, gerando-se o envelope de falha hexagonal no qual os pontos no seu interior são considerados seguros.

Considere a figura a seguir, que ilustra uma árvore de transmissão escalonada, com seções de diâmetros d₁, d₂ e d₃ ao longo do comprimento L, sob a ação de um torque T. Nesse caso, para o cálculo da deflexão angular θ que a árvore sofrerá, deve-se considerar cada segmento da árvore com diâmetro di como molas de rigidez ki em série, tal que , em que θ = $\frac{T}{K_{e}q}$, em que = $\frac{T}{K_{e}q}$ = $\frac{T}{K_1}$+ $\frac{T}{K_2}$+ $\frac{T}{K_3}$ .

Uma coluna metálica de seção transversal circular (área igual a 0,200 m² e módulo de elasticidade igual a 210 GPa) está submetida a uma determinada carga.

Um extensômetro (Fator F = 2) foi colocado no sentido longitudinal (paralelo ao seu eixo de revolução) com o intuito de medir essa carga aplicada.

Tal extensômetro foi conectado a um circuito de ponte de Wheatstone, que possui todos os resistores iguais, sendo o circuito alimentado por uma fonte de tensão contínua igual a 5 V.

Adotando a aceleração da gravidade igual a 10 m/s² e sabendo que os terminais de saída da ponte indicam uma tensão de 5 𝜇V, o valor da carga aplicada, em kg, é

Seja o diagrama tensão x deformação (σ x ε) apresentado na figura a seguir:

O ponto C refere-se

Ao receber a ação da carga cortante, o ponto C desloca-se para a posição C’ e o ponto D para a posição D’, gerando uma deformação angular denominada distorção, representada na figura pela letra grega γ.

A distorção é medida em radianos através da relação γ = τ/G, onde τ é a tensão de cisalhamento e G é

A teoria de von Mises, ou teoria da máxima energia de distorção, prevê a ocorrência de escoamento quando a distorção causada pelos componentes hidrostáticos da energia de deformação for zero.

De acordo com Budynas e Nisbett (2016), com relação ao dimensionamento de peças à fadiga, assinale a opção correta.

De acordo com o critério de Tresca, também conhecido como critério da máxima tensão cisalhante, um material falhará quando a diferença entre as tensões principais máxima e mínima atingir um valor igual à metade do limite de resistência ao cisalhamento do material.

A tensão máxima ocorre no entalhe e vale 270 MPa.

Considere um material isotrópico, com comportamento linear elástico perfeito, submetido a um estado triaxial de tensões, cujas tensões principais são: 𝜎₁ = 𝜎₂ = 𝜎₃ = 10 𝑀𝑃𝑎.

Sabe-se ainda que os módulos de elasticidade longitudinal e transversal do material são, respectivamente, 𝐸 = 300 𝐺𝑃𝑎 e 𝐺 = 125 𝐺𝑃𝑎.

A energia de deformação por unidade de volume (𝑈0), em J, é

As tensões cíclicas que os materiais metálicos podem ser submetidos levando-os a fadiga e posterior rompimento possuem características distintas. A tensão aplicada pode ser de natureza $\underline{\mathrm{I}}$ (tração-compressão), $\underline{\mathrm{I}\mathrm{I}}$ (dobramento) ou de $\underline{\mathrm{I}\mathrm{I}\mathrm{I}}$.

Assinale a alternativa que preencha correta e respectivamente as lacunas.

A mecânica dos materiais é um campo da engenharia que estuda o comportamento dos materiais sob várias forças. Compreender as propriedades dos materiais é crucial para garantir a segurança e a eficácia das estruturas.

Nesse contexto, assinale a alternativa que apresenta a propriedade de um material que descreve sua capacidade de resistir à deformação elástica.

Um cubo de alumínio, com módulo de elasticidade E = 50 GPa, possui lado de 2,5 cm e está submetido a uma força de compressão de 2,5 kN. Entre as alternativas abaixo, qual mais se aproxima do resultado da deformação experimentada pelo cubo?

Observe o gráfico de tensão-deformação a seguir:

Pelo comportamento no ensaio de tração, é correto inferir que os materiais ensaiados A, B, C, D e E são, respectivamente:

A fratura por fadiga é um fenômeno, observado principalmente em materiais metálicos, onde o material rompe ou falha mesmo submetido á tensão nominal abaixo do limite elástico. Uma das etapas da fratura por fadiga é devido a defeitos de superfície, pequenas trincas de usinagem ou mal acabamento superficial, formas que compõem ângulos retos ou entalhes. A etapa descrita corresponde a: