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

Examine a figura abaixo.

Considere a curva tensão-deformação (σ-ε) de engenharia obtida por meio de um ensaio de tração de determinado material metálico apresentada acima. O módulo de elasticidade e o limite de escoamento do material são, respectivamente:

Durante uma visita a um trecho de uma faixa de dutos, constatou-se que uma viga que suportava alguns tubos estava aparentemente sofrendo flexão. Para a verificação, foi indicado o uso de extensômetros.

Tal indicação tem como objetivo

A deformação elástica é aquela em que um material retorna à sua forma original após a remoção da carga.

O desgaste em dentes de uma engrenagem é um processo que envolve a remoção progressiva de material da superfície do dente, podendo ocorrer tanto por desgaste adesivo, resultante da fricção entre a superfície do dente e outro material, quanto por desgaste abrasivo, que ocorre quando a superfície do dente se funde ou adere a outro material devido à alta pressão ou temperatura.

A equação de Euler para seções transversais circulares é:

$d={\left(\frac{64{}^{.}Fc{r}^{.}{l}^2}{{\pi }^3{}^{.}C{}^{.}E}\right)}^{}$^1/4

Considerando C=1, especifique o diâmetro aproximado de uma coluna circular de 1,5 m de comprimento que deve suportar uma carga máxima estimada em 44 kN. Use um fator de segurança de 2 e considere as extremidades como articuladas. O material da coluna possui resistência ao escoamento de 500 MPa e módulo de elasticidade de 200 GPa.

Considere que a deformação medida no ensaio de uma peça prismática de 2,0 m de comprimento sob tração foi $\Delta$L= 0,01 mm.

O cálculo da correspondente deformação específica $\epsilon$ = $\Delta$L/L é

Qual o critério de falha utilizado para análise de fadiga em materiais dúcteis sujeitos a cargas cíclicas, que leva em consideração tanto a amplitude de tensão quanto o valor médio da tensão aplicada?

Afigura abaixo ilustra a fratura ocorrida em um eixo:

Deve-se tomar a seguinte atitude para tentar evitar que uma nova fratura venha a ocorrer:

Considere as seguintes afirmações sobre falhas de materiais por fadiga e/ou flambagem.

I. O Shot Peening (jateamento de granalhas utilizado como tratamento superficial) contribui para o aumento da vida em fadiga, pois gera tensões residuais de compressão na superfície da peça.

II. Peças esbeltas sujeitas a esforços de compressão axial podem falhar por flambagem. Quanto maior o índice de esbeltez (razão entre o comprimento efetivo da peça e o raio de giração da seção transversal), maior a possibilidade de ocorrência da flambagem.

III. Para materiais que possuem limite de resistência à fadiga, tensões solicitantes abaixo desse limite não geram falha por fadiga, independentemente do número de ciclos a que a peça seja solicitada.

Está correto o que se afirma em

Analise as afirmativas a seguir, relacionadas ao esforço de tração em uma barra de contraventamento fabricada em aço, utilizada na construção de uma torre de transmissão da Cemig.

I. Ao sofrer esforço de tensão, nos primeiros instantes e dentro de um certo limite, a deformação é proporcional à tensão aplicada, obedecendo à Lei de Hooke.

II. O alongamento da barra é proporcional ao seu comprimento, e inversamente proporcional à área da sua seção transversal.

III. O limite de elasticidade da barra corresponde à máxima tensão que ele suporta sem sofrer deformação permanente.

Estão corretas as afirmativas

A falha por fadiga em peças mecânicas inicia-se normalmente por uma pequena trinca superficial e imperceptível a olho nu. O limite de resistência à fadiga para várias classes de ferros fundidos pode ser obtido a partir de tabelas específicas, assim como para diversas ligas de alumínio. É um dos fatores modificadores do limite de resistência à fadiga das peças mecânicas:

Qual é a tensão em uma barra de aço com um módulo de elasticidade de 100 GPa se a deformação foi de 3 mm?

Uma barra de madeira de seção transversal quadrada tem uma altura de 10 cm. A barra é submetida a um esforço cortante de 500 N. Qual é a tensão de cisalhamento média na barra?

Uma barra de aço (E = 200 000 N/mm²) de 21 metros de comprimento, com seção transversal constante de área A = 3 000 mm², sustenta um peso de 10⁵ N (10 toneladas) na extremidade inferior e também fica submetida a duas forças, opostas entre si, de 50 000 N cada, conforme indicado na figura esquemática a seguir. A barra faz parte de um dispositivo predial de compensação de abalos sísmicos. Deseja-se determinar o alongamento total δ (delta) da barra, desprezando seu peso próprio.

Considere as expressões correspondentes ao regime elástico de tensões: σ = E . δ; σ = F / A; δ = Δℓ/ℓ.

A interpretação faz parte da questão.

(Figura fora de escala)

É correto afirmar que o alongamento total da barra é, em mm, aproximadamente igual a

O módulo de elasticidade é uma medida da rigidez de um material e representa a inclinação da curva tensão-deformação na região elástica sob carga.

Uma liga metálica com limite de escoamento igual a 260 MPa é submetida ao estado de tensão biaxial com tensões σ₁=305 MPa, σ₂=290 MPa e σ₃=0. Ao avaliar se ocorrerá escoamento segundo os critérios Tresca e Von Misses, é correto afirmar que

Uma tubulação trabalha engastada entre dois tanques, conforme representado esquematicamente pelo tubo A na figura abaixo. Todo o projeto foi realizado para que os equipamentos trabalhassem a 25ºC. Contudo, devido a um incidente, ocorreu um superaquecimento, atingindo a temperatura de 225 ºC.

Dados:

Módulo de Elasticidade = 200.000 N/mm²

Coeficiente de dilatação linear da tubulação = 10 x 10^-6 C^-1

A tensão gerada por esse superaquecimento na tubulação é de:

Sabe-se que materiais metálicos sofrem deformação quando submetidos a tração ou compressão. No projeto de determinada estrutura, as deformações decorrentes do peso próprio e cargas aplicadas devem provocar apenas deformações elásticas. Determine a deformação longitudinal de uma barra submetida á tração de 100 x 10³ N (newtons), área de 2 cm² (centímetros quadrados), módulo de elasticidade de 200 GPa (gigapascal) e comprimento inicial de 4 m (metros). O peso próprio da barra deve ser desprezado.

O correto dimensionamento dos componentes mecânicos de um sistema é uma etapa muito importante no desenvolvimento dos projetos dos equipamentos. No dimensionamento deve ser calculada qual é a maior tensão que atua sobre o componente, e essa tensão deve ser comparada com a tensão limite de escoamento do material para que seja calculado o coeficiente de segurança da peça. Sabendo-se que o material apresenta uma tensão de escoamento de 450 MPa e que o momento de inércia da secção vale 15000 mm⁴, qual é o coeficiente de segurança do componente mostrado na figura a seguir?

$\sigma =\frac{M}{I}y$

Curva de escoamento, na teoria da plasticidade, tem necessidade de ser idealizada. Assim se distinguem os corpos de comportamento mais geral, conforme apresentado nas curvas de Tensão x Deformação:

Marque a alternativa que apresenta a ordem correta para os possíveis comportamentos teóricos apresentados acima.