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.
Modos de falhaModos de falha- por deslocamentos excessivos;
- por escoamento;
Modos de falhaModos de falha- por fratura - materiais frágeis
descontinuidades geométricas;progressiva
- por critérios operacionais;
- outros.
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.
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).
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”
Teoria da máxima tensão cisalhante – TMTC (TRESCA)
231
maxσστ −
=2
max eστ ≤
Teoria da máxima tensão cisalhante – TMTC (TRESCA)
K2
max e ==στ
Teoria da máxima tensão cisalhante – TMTC (TRESCA)
K2
max 21 =−
=σσ
τ
Representação geométrica do critério de Tresca
Representação geométrica do critério de Tresca
2YK
2max 21 ==
−=
σστ
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!!”
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 =
Teoria da máxima energia de distorção – TMED (von MISES)
Matematicamente pode-se demonstrar, no limite:
Representação geométrica do critério de von Mises
Representação geométrica do critério de von Mises
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.
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”
Teoria da máxima tensão normal –TMTN (RANKINE).
rup1 σσ ≤
Representação geométrica do critério da máxima tensão
Comparação dos três critérios
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.
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.
ExerciciosExercicios -- Critérios de falhaCritérios de falha
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).
ExerciciosExercicios --Critérios de Critérios de
falhafalha
ExerciciosExercicios -- Critérios de falhaCritérios de falhaA
B
C
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