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

A figura a seguir apresenta as deformações impostas em um sólido em estado plano de tensão.

Sabendo que o material possui módulo de elasticidade longitudinal igual a 120 GPa e coeficiente de Poisson igual a 0.20, a máxima tensão cisalhante observada nesse sólido vale

Uma barra de aço encontra-se engastada em suas extremidades e a temperatura é de 20 °C. A temperatura é, então, aumentada para 100 °C.

Admitindo que o coeficiente de dilatação linear do aço é igual a 1,0 x 10^-5/ °C e que o módulo de elasticidade do material vale 200 GPa, a tensão normal a uma seção inclinada de 30° em relação ao eixo da viga vale:

Ductilidade consiste na deformação elástica total até o limite de elasticidade.

Um elemento estrutural está sujeito às tensões normais planas σ_xx = 300 MPa e σ_yy = 400 MPa, além de uma tensão cisalhante de τ_xy = 600 MPa. Para esse estado de tensões, a tensão equivalente de von Mises é de

Um experimento foi realizado para se determinar o módulo de cisalhamento G do material de uma mola espiral helicoidal de comportamento linear, diâmetro da espira D, seção transversal do fio circular de diâmetro d = D/ 3 e número de espiras ativas N_a .Ao apoiar um peso P em cima desta mola, engastada ao solo com seu eixo posicionado verticalmente, foi observada uma variação ${\Delta }_x$ em seu comprimento. Sabe-se que a constante da mola k para este tipo de mola é dada pela equação abaixo.

$k=\frac{d^{4}G}{8D^3{N}_a}$

De acordo com os dados, calcule o módulo de cisalhamento do material e assinale a opção correta.

O módulo de elasticidade é definido como a razão entre a tensão aplicada e a deformação elástica resultante.

A um tubo de alumínio quadrado de seção 50 x 50 mm, espessura 10 mm e comprimento 1.500 mm, é aplicado um torque de 200 Nm. Sabendo que uma das extremidades está engastada, calcule a tensão de cisalhamento média no ponto médio do tubo.

Observe o diagrama tensão-deformação mostrado:

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Considere que o gráfico foi obtido por um ensaio de tração e que a ruptura do material ocorre no ponto "f'. Assim, coloque F (falso) ou V (verdadeiro), nas afirmativas abaixo e, em seguida, assinale a opção que apresenta a sequência correta.

(_) No ponto "y" do diagrama, pouco acima do limite elástico "el", o material começa a ceder mais facilmente à tensão aplicada e sua taxa de deformação aumenta. O valor de tensão nesse ponto define a resistência ao escoamento ou a tensão limite de escoamento do material.

(_) O ponto "f' do diagrama corresponde ao limite de ruptura, sendo considerado a maior tensão de tração que o material pode suportar antes da ruptura e o valor correspondente de sua tensão é chamado de tensão limite de ruptura na tração.

(_) Ao utilizar a área de seção transversal inicial do corpo de prova em um ensaio de tração para realizar o cálculo da tensão uniaxial, o gráfico obtido é o representado pela linha contínua, sendo chamado diagrama tensão de engenharia-deformação.

(_) O ponto "u" está localizado na região plástica do diagrama, onde o material sofre deformação permanente.

Uma viga biengastada, com seção transversal quadrada de lado 0,1 m, é submetida a uma carga concentrada no meio do seu vão, como ilustrado na figura a seguir.

Desprezando os efeitos localizados de extremidade e as tensões cisalhantes, a máxima tensão normal de flexão que se desenvolve nessa viga vale:

Existem condições de trabalho em que as tensões variam com o tempo ou flutuam entre determinados níveis. Para estes casos, o material pode falhar por fadiga. A fadiga é um processo de redução da capacidade de carga de componentes estruturais pela ruptura lenta do material, através da nucleação e/ou avanço de trinca a cada ciclo de carregamento.

A fratura por fadiga não ocorre

Para levantamento de cargas é empregada uma estrutura de barras de aço, como demonstrado na imagem a seguir. A barra AB de aço tem seção circular Ø = 8 mm. Considerando que o comprimento dessa barra é l = 1m, calcule a tensão normal atuante e o alongamento da barra (Δl).

Dados:

1. Motor: 250 kg;
2. Módulo de elasticidade (E_aço) do aço: 210 Gpa; e,
3. g: 10 m/s².

Os valores encontrados são, respectivamente:

Um eixo de um avião é feito de aço carbono, na qual possui um diâmetro interno de 10 cm e o externo de 25 cm. Sabendo que seu comprimento vale 2 m, determine a rigidez equivalente deste eixo. Considere: π = 3,14 e G = 11,7.10⁹.

Quais dos fatores abaixo NÃO afetam a vida em fadiga de um aço?

Usando os princípios da mecânica de fratura, foi desenvolvida uma expressão para a tenacidade à fratura, que é uma propriedade que mede a resistência de um material à uma fratura frágil, quando uma trinca está presente. Qual é a unidade no Sistema Internacional de Medidas dessa propriedade?

O princípio do trabalho virtual foi desenvolvido por John Bernoulli em 1717 e, como outros métodos de análise, baseia-se na conservação de energia. A respeito do estudo sobre o deslocamento e a inclinação de um ponto sobre um corpo deformável, assinale a alternativa correta.

Considere as seguintes propriedades dos materiais de: (I) de recuperar a forma original logo que cessa o esforço; (II) de deixarem-se deformar permanentemente sem sofrer rupturas; (III) de absorver energias até a ruptura, incluindo deformações elásticas e plásticas. As denominações Plasticidade, Tenacidade e Elasticidade, correspondem, respectivamente, às propriedades

Leia o texto a seguir, adaptado do livro "CALLISTER, W. D. Ciência e engenharia de materiais - Uma introdução. 8.ed. Rio de Janeiro: LTC, 2012.", a respeito de Fadiga em Materiais.

"A fadiga é uma falha que ocorre em estruturas submetidas a tensões _____. Sob tais circunstâncias, é possível ocorrer uma falha sob um nível de tensão consideravelmente _____ao limite de resistência à tração ou ao limite de escoamento para uma carga _____ .Mesmo em metais com natureza normalmente _____a falha por fadiga é de natureza _____.´

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Assinale a alternativa que preencha correta e respectivamente as lacunas.

Leia o texto a seguir, adaptado do livro "HIBBELER, R.C., Resistência dos Materiais, 7° Ed. Prentice Hall Brasil, 2010".

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"Energia de deformação resulta do trabalho interno das tensões normal e de cisalhamento. Ela é sempre uma quantidade ________.

À medida que o comprimento da viga ________, a energia de deformação provocada por flexão torna-se muito maior do que a energia de deformação provocada por cisalhamento. Por essa razão, de modo geral, a energia de deformação por cisalhamento em vigas ________ ser desprezada."

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Assinale a alternativa que preencha correta e respectivamente as lacunas.

Sobre o conceito de falha por fadiga, é correto afirmar que

A respeito dos tipos de solicitações e esforços a serem considerados no projeto de uma peça mecânica, é correto afirmar que