Critérios de falhadamec.ct.utfpr.edu.br/motores/downloads/utfprcriterios... · 2020-04-26 ·...
Transcript of Critérios de falhadamec.ct.utfpr.edu.br/motores/downloads/utfprcriterios... · 2020-04-26 ·...
![Page 1: Critérios de falhadamec.ct.utfpr.edu.br/motores/downloads/utfprcriterios... · 2020-04-26 · coeficiente de segurança para a ruptura do material, supondo tratar-se de aço 1080,](https://reader033.fdocuments.net/reader033/viewer/2022050215/5f61997d09e48b7a4665e06c/html5/thumbnails/1.jpg)
Critérios de falhaCritérios de falha- determinam a segurança do componente;
- coeficientes de segurança arbitrários não garantem um projeto seguro;
- compreensão clara do(s) mecanismo(s) de falha (modos de falha);
-aspectos de confiabilidade;
- relação custo x benefício.
![Page 2: Critérios de falhadamec.ct.utfpr.edu.br/motores/downloads/utfprcriterios... · 2020-04-26 · coeficiente de segurança para a ruptura do material, supondo tratar-se de aço 1080,](https://reader033.fdocuments.net/reader033/viewer/2022050215/5f61997d09e48b7a4665e06c/html5/thumbnails/2.jpg)
Modos de falhaModos de falha- por deslocamentos excessivos;
- por escoamento;
![Page 3: Critérios de falhadamec.ct.utfpr.edu.br/motores/downloads/utfprcriterios... · 2020-04-26 · coeficiente de segurança para a ruptura do material, supondo tratar-se de aço 1080,](https://reader033.fdocuments.net/reader033/viewer/2022050215/5f61997d09e48b7a4665e06c/html5/thumbnails/3.jpg)
Modos de falhaModos de falha- por fratura - materiais frágeis
descontinuidades geométricas;progressiva
- por critérios operacionais;
- outros.
![Page 4: Critérios de falhadamec.ct.utfpr.edu.br/motores/downloads/utfprcriterios... · 2020-04-26 · coeficiente de segurança para a ruptura do material, supondo tratar-se de aço 1080,](https://reader033.fdocuments.net/reader033/viewer/2022050215/5f61997d09e48b7a4665e06c/html5/thumbnails/4.jpg)
Critérios de falha por Critérios de falha por escoamentoescoamento
- o estado de tensões em um ponto pode ser escrito em termos de suas tensões principais (σ1, σ2, σ3);
-o material não pode ultrapassar σesc;
- deve existir uma função que permita verificar se o escoamento ocorreu;
- válido para materiais dúcteis;
- a tensão de cisalhamento desempenha o papel + importante para o início do escoamento ocorrer.
![Page 5: Critérios de falhadamec.ct.utfpr.edu.br/motores/downloads/utfprcriterios... · 2020-04-26 · coeficiente de segurança para a ruptura do material, supondo tratar-se de aço 1080,](https://reader033.fdocuments.net/reader033/viewer/2022050215/5f61997d09e48b7a4665e06c/html5/thumbnails/5.jpg)
Falha por escoamento Falha por escoamento ––Critérios mais comunsCritérios mais comuns
- Teoria da máxima tensão cisalhante – TMTC (TRESCA).
- Teoria da máxima energia de distorção – TMED (von Mises).
![Page 6: Critérios de falhadamec.ct.utfpr.edu.br/motores/downloads/utfprcriterios... · 2020-04-26 · coeficiente de segurança para a ruptura do material, supondo tratar-se de aço 1080,](https://reader033.fdocuments.net/reader033/viewer/2022050215/5f61997d09e48b7a4665e06c/html5/thumbnails/6.jpg)
Teoria da máxima tensão cisalhante – TMTC (TRESCA)
“ Quando a tensão de cisalhamento máxima no ponto crítico do componente atingir o mesmo valor da tensão de cisalhamento máxima do corpo de prova no momento do seu escoamento, num ensaio de tração, tem-se o limite de referencia do critério”
![Page 7: Critérios de falhadamec.ct.utfpr.edu.br/motores/downloads/utfprcriterios... · 2020-04-26 · coeficiente de segurança para a ruptura do material, supondo tratar-se de aço 1080,](https://reader033.fdocuments.net/reader033/viewer/2022050215/5f61997d09e48b7a4665e06c/html5/thumbnails/7.jpg)
Teoria da máxima tensão cisalhante – TMTC (TRESCA)
231
maxσστ −
=2
max eστ ≤
![Page 8: Critérios de falhadamec.ct.utfpr.edu.br/motores/downloads/utfprcriterios... · 2020-04-26 · coeficiente de segurança para a ruptura do material, supondo tratar-se de aço 1080,](https://reader033.fdocuments.net/reader033/viewer/2022050215/5f61997d09e48b7a4665e06c/html5/thumbnails/8.jpg)
Teoria da máxima tensão cisalhante – TMTC (TRESCA)
K2
max e ==στ
![Page 9: Critérios de falhadamec.ct.utfpr.edu.br/motores/downloads/utfprcriterios... · 2020-04-26 · coeficiente de segurança para a ruptura do material, supondo tratar-se de aço 1080,](https://reader033.fdocuments.net/reader033/viewer/2022050215/5f61997d09e48b7a4665e06c/html5/thumbnails/9.jpg)
Teoria da máxima tensão cisalhante – TMTC (TRESCA)
K2
max 21 =−
=σσ
τ
![Page 10: Critérios de falhadamec.ct.utfpr.edu.br/motores/downloads/utfprcriterios... · 2020-04-26 · coeficiente de segurança para a ruptura do material, supondo tratar-se de aço 1080,](https://reader033.fdocuments.net/reader033/viewer/2022050215/5f61997d09e48b7a4665e06c/html5/thumbnails/10.jpg)
Representação geométrica do critério de Tresca
![Page 11: Critérios de falhadamec.ct.utfpr.edu.br/motores/downloads/utfprcriterios... · 2020-04-26 · coeficiente de segurança para a ruptura do material, supondo tratar-se de aço 1080,](https://reader033.fdocuments.net/reader033/viewer/2022050215/5f61997d09e48b7a4665e06c/html5/thumbnails/11.jpg)
Representação geométrica do critério de Tresca
2YK
2max 21 ==
−=
σστ
![Page 12: Critérios de falhadamec.ct.utfpr.edu.br/motores/downloads/utfprcriterios... · 2020-04-26 · coeficiente de segurança para a ruptura do material, supondo tratar-se de aço 1080,](https://reader033.fdocuments.net/reader033/viewer/2022050215/5f61997d09e48b7a4665e06c/html5/thumbnails/12.jpg)
Teoria da máxima energia de distorção – TMED (von MISES)
“Quando a energia de distorção no ponto crítico docomponente atingir o mesmo valor da energia de distorção do corpo de prova no momento do seu escoamento, iniciará também o escoamento do componente naquele ponto”
Energia em lugar de tensão!!”
![Page 13: Critérios de falhadamec.ct.utfpr.edu.br/motores/downloads/utfprcriterios... · 2020-04-26 · coeficiente de segurança para a ruptura do material, supondo tratar-se de aço 1080,](https://reader033.fdocuments.net/reader033/viewer/2022050215/5f61997d09e48b7a4665e06c/html5/thumbnails/13.jpg)
Teoria da máxima energia de distorção – TMED (von MISES)
Por se tratar de uma energia associada a deformação, pode-se determinar experimentalmente a deformação limite (ulim):
e1 σσ =
![Page 14: Critérios de falhadamec.ct.utfpr.edu.br/motores/downloads/utfprcriterios... · 2020-04-26 · coeficiente de segurança para a ruptura do material, supondo tratar-se de aço 1080,](https://reader033.fdocuments.net/reader033/viewer/2022050215/5f61997d09e48b7a4665e06c/html5/thumbnails/14.jpg)
Teoria da máxima energia de distorção – TMED (von MISES)
Matematicamente pode-se demonstrar, no limite:
![Page 15: Critérios de falhadamec.ct.utfpr.edu.br/motores/downloads/utfprcriterios... · 2020-04-26 · coeficiente de segurança para a ruptura do material, supondo tratar-se de aço 1080,](https://reader033.fdocuments.net/reader033/viewer/2022050215/5f61997d09e48b7a4665e06c/html5/thumbnails/15.jpg)
Representação geométrica do critério de von Mises
![Page 16: Critérios de falhadamec.ct.utfpr.edu.br/motores/downloads/utfprcriterios... · 2020-04-26 · coeficiente de segurança para a ruptura do material, supondo tratar-se de aço 1080,](https://reader033.fdocuments.net/reader033/viewer/2022050215/5f61997d09e48b7a4665e06c/html5/thumbnails/16.jpg)
Representação geométrica do critério de von Mises
![Page 17: Critérios de falhadamec.ct.utfpr.edu.br/motores/downloads/utfprcriterios... · 2020-04-26 · coeficiente de segurança para a ruptura do material, supondo tratar-se de aço 1080,](https://reader033.fdocuments.net/reader033/viewer/2022050215/5f61997d09e48b7a4665e06c/html5/thumbnails/17.jpg)
Critério de falha por fraturaCritério de falha por fratura
- a tensão normal desempenha o papel mais importante para a ruptura ocorrer;
- válido para materiais frágeis, os quais apresentam maior resistência à compressão.
![Page 18: Critérios de falhadamec.ct.utfpr.edu.br/motores/downloads/utfprcriterios... · 2020-04-26 · coeficiente de segurança para a ruptura do material, supondo tratar-se de aço 1080,](https://reader033.fdocuments.net/reader033/viewer/2022050215/5f61997d09e48b7a4665e06c/html5/thumbnails/18.jpg)
Falha por fratura Falha por fratura ––Critério mais comumCritério mais comum
- Teoria da máxima tensão normal – TMTN (RANKINE).
“Quando a tensão principal no ponto crítico do componente atingir o mesmo valor da tensão de ruptura do corpo de prova, a ruptura (ou propagação) do componente ocorrera”
![Page 19: Critérios de falhadamec.ct.utfpr.edu.br/motores/downloads/utfprcriterios... · 2020-04-26 · coeficiente de segurança para a ruptura do material, supondo tratar-se de aço 1080,](https://reader033.fdocuments.net/reader033/viewer/2022050215/5f61997d09e48b7a4665e06c/html5/thumbnails/19.jpg)
Teoria da máxima tensão normal –TMTN (RANKINE).
rup1 σσ ≤
![Page 20: Critérios de falhadamec.ct.utfpr.edu.br/motores/downloads/utfprcriterios... · 2020-04-26 · coeficiente de segurança para a ruptura do material, supondo tratar-se de aço 1080,](https://reader033.fdocuments.net/reader033/viewer/2022050215/5f61997d09e48b7a4665e06c/html5/thumbnails/20.jpg)
Representação geométrica do critério da máxima tensão
![Page 21: Critérios de falhadamec.ct.utfpr.edu.br/motores/downloads/utfprcriterios... · 2020-04-26 · coeficiente de segurança para a ruptura do material, supondo tratar-se de aço 1080,](https://reader033.fdocuments.net/reader033/viewer/2022050215/5f61997d09e48b7a4665e06c/html5/thumbnails/21.jpg)
Comparação dos três critérios
![Page 22: Critérios de falhadamec.ct.utfpr.edu.br/motores/downloads/utfprcriterios... · 2020-04-26 · coeficiente de segurança para a ruptura do material, supondo tratar-se de aço 1080,](https://reader033.fdocuments.net/reader033/viewer/2022050215/5f61997d09e48b7a4665e06c/html5/thumbnails/22.jpg)
ExerciciosExercicios -- Critérios de falhaCritérios de falhaDimensionar o eixo maciço a ser fabricado em aço 1020 (tensão limite de escoamento = 200MPa), de forma a transmitir um torque T = 10 kN.m, sob um momento fletor M = 15 kN.m., com um coeficiente de segurança 1,6 ao escoamento.
![Page 23: Critérios de falhadamec.ct.utfpr.edu.br/motores/downloads/utfprcriterios... · 2020-04-26 · coeficiente de segurança para a ruptura do material, supondo tratar-se de aço 1080,](https://reader033.fdocuments.net/reader033/viewer/2022050215/5f61997d09e48b7a4665e06c/html5/thumbnails/23.jpg)
ExerciciosExercicios -- Critérios de falhaCritérios de falhaPara o perfil “I” esquematizado, determinar o coeficiente de segurança para a ruptura do material, supondo tratar-se de aço 1080, de alto teor de carbono, dureza Brinell 248, e resistência à tração de 78 kgf/mm2.
![Page 24: Critérios de falhadamec.ct.utfpr.edu.br/motores/downloads/utfprcriterios... · 2020-04-26 · coeficiente de segurança para a ruptura do material, supondo tratar-se de aço 1080,](https://reader033.fdocuments.net/reader033/viewer/2022050215/5f61997d09e48b7a4665e06c/html5/thumbnails/24.jpg)
ExerciciosExercicios -- Critérios de falhaCritérios de falha
![Page 25: Critérios de falhadamec.ct.utfpr.edu.br/motores/downloads/utfprcriterios... · 2020-04-26 · coeficiente de segurança para a ruptura do material, supondo tratar-se de aço 1080,](https://reader033.fdocuments.net/reader033/viewer/2022050215/5f61997d09e48b7a4665e06c/html5/thumbnails/25.jpg)
ExerciciosExercicios -- Critérios de falhaCritérios de falhaO recipiente cilíndrico de parede fina esquematizado (diâmetro d = 200mm e espessura e = 2,8mm) contém ar comprimido na pressão manométrica de 32 atmosferas e deve ser submetido à uma força F = 10kN para aperto dos parafusos de vedação. Pede-se avaliar o coeficiente de segurança ao escoamento admitindo que o material da chapa seja aço com tensão normal limite de escoamento 250MPa, E = 210GPa e ν = 0,300, segundo os quatro critérios de resistência estudados (não considerar os efeitos da proximidade da chapa do fundo do recipiente na seção da base onde os esforços solicitantes são extremos).
![Page 26: Critérios de falhadamec.ct.utfpr.edu.br/motores/downloads/utfprcriterios... · 2020-04-26 · coeficiente de segurança para a ruptura do material, supondo tratar-se de aço 1080,](https://reader033.fdocuments.net/reader033/viewer/2022050215/5f61997d09e48b7a4665e06c/html5/thumbnails/26.jpg)
ExerciciosExercicios --Critérios de Critérios de
falhafalha
![Page 27: Critérios de falhadamec.ct.utfpr.edu.br/motores/downloads/utfprcriterios... · 2020-04-26 · coeficiente de segurança para a ruptura do material, supondo tratar-se de aço 1080,](https://reader033.fdocuments.net/reader033/viewer/2022050215/5f61997d09e48b7a4665e06c/html5/thumbnails/27.jpg)
ExerciciosExercicios -- Critérios de falhaCritérios de falhaA
B
C