TEORIA DE TENSÕES

Teoria de Huber-von Mises – Hencky ou da Máxima Energia de Distorção- É melhor no emprego para materiais dúcteis. - É empregada para definir o início do escoamento- Huber-von Mises-Hencky postularam que o escoamento não era um simples fenômeno de tração ou compressão, mas, ao contrário, era relacionado de algum modo à distorção angular do elemento tensionado.- Esta teoria surgiu a partir da Teoria da máxima energia de deformação que previa que o escoamento começaria sempre que a energia total de deformação armazenada no elemento tensionado se tornasse igual à energia total de deformação de um elemento de um corpo de prova submetido a um teste de tração, na ocasião do escoamento.- A teoria da máxima energia de distorção não é mais usada, porém e a precursora da teoria de von Mises-Hencky. - Assim pensou-se em subtrair da energia total de deformação a energia usada para provocar uma variação de volume, resultando na energia da distorção.- A teoria da energia de distorção prevê o escoamento com maior precisão em todos os quadrantes.

Teoria de Coulomb Mohr

- A teoria de Coulomb Mohr deve ser usada como critério de falhas quando o material é frágil, as cargas aplicadas são estáticas e principalmente quando as tensões de resistência a tração forem iguais as de compressão.- A teoria de Coulomb-Mohr às vezes é denominada de teoria do atrito interno e baseia-se nos resultados de dois testes, o de tração e o de compressão.- Esta teoria é mais conservadora principalmente no quarto quadrante.

Teoria de Mohr Modificada

- As observações deixadas pela teoria de Mohr modificada para materiais frágeis são uma adaptação da teoria da máxima tensão normal. - Esta teoria representa resultados mais confiáveis do que a teoria da máxima tensão normal.- Esta teoria é usada preferencialmente quando o material frágil não apresenta as tensões de resistência a tração e compressão iguais- Algumas características dos materiais frágeis segundo Shigley (1984) são:- O diagrama tensão x deformação é uma linha contínua até o ponto de falha; a falha ocorre por fratura; estes materiais não possuem limite de escoamento; - A resistência a compressão é geralmente, muitas vezes maior que a resistência à tração;- O limite de ruptura à torção é aproximadamente o mesmo que o limite de resistência a tração;- Se todos os valores forem negativos, então a tensão efetiva será zero. - Note porém que devido a este fato, não poderemos utilizar a equação acima para calcular o coeficiente de segurança.

TENSÃO NORMAL MAXIMA

Estabelece que a falha ocorre sempre que a maior tensão principal se iguala ao limite de escoamento ou à resistência a ruptura do material.Se estabelecermos que T1 é a maior das tensões principais, esta teoria estabelece que a falha por escoamento ocorrerá sempre que T1 = Te e a falha por ruptura ocorrerá sempre que T1 = Tr.

Esta teoria estabelece que somente a maior tensão principal conduz à falha e deve-se desprezar as demais.Devido a este fato, esta teoria é importante somente para fins de comparação. Suas previsões não concordam com a experiência e ela pode conduzir a resultados inseguros.A falha ocorrerá sempre que um ponto cujas coordenadas sejam T1 e T2 cai sobre ou fora do gráfico. Os pontos situados no primeiro e terceiro quadrantes estão na região segura, enquanto que os pontos nos demais quadrantes estão numa região insegura.

CONCENTRAÇÃO DE TENSÕES

- No desenvolvimento das equações básicas da resistência por tração, compressão, flexão e torção, presume-se que nenhuma irregularidade ocorra nas peças em consideração. - No entanto é muitíssimo difícil projetar uma máquina que não tenha nenhuma variação da seção. - Eixos rotativos, geralmente tem rasgos de chaveta, que possibilitam a fixação de engrenagens e polias.- Qualquer variação na seção das peças das máquinas, altera a distribuição de tensão nos arredores da descontinuidade. - Estas descontinuidades são chamadas de criadores de tensão, e a região na qual ela ocorre é chamada de área de concentração de tensão. - Um fator teórico ou geométrico de concentração de tensão, é usado para definir o aumento da tensão na descontinuidade. - O valor de Kt é obtido através de ensaios, sendo seu valor é sempre maior que a unidade, e no mínimo igual a esta.- É um fator puramente geométrico, isto é, sua variação depende exclusivamente da forma do entalhe e do tipo de solicitação. Seu valor aumenta com a profundidade do entalhe e com a curvatura do mesmo.- Os valores de Kt são obtidos através de tabelas conhecendo-se a geometria da peça (raio do entalhe) e forma de aplicação da carga em relação a peça.- Os materiais dúcteis e frágeis possuem efeitos (respostas) diferenciados quando submetidos a concentração de tensões e cargas estáticas.- Efeito da Concentração de Tensões em materiais dúcteis:- A aplicação de esforços crescentes leva ao escoamento do material localizado nas com acréscimo de tensão. - Aumentando mais a carga, vão entrando em escoamento às fibras adjacentes a concentração de tensões, até que a tensão fica distribuída de modo bastante uniforme sobre a seção solicitada. - Com o escoamento das fibras externas, ocorrerá um encruamento desta região e conseqüente aumento da resistência do material.- Por isso, não há necessidade de levar em consideração no cálculo o fator Kt.- Porém, segundo Norton, a redução da seção transversal, devido a propagação de uma fissura pode produzir tensões que ultrapassem as tensões admissíveis.

Denomina-se mecanismo a um conjunto de elementos rígidos, móveis uns relativamente a outros, unidos entre si mediante diferentes tipos de junções chamadas pares cinemáticos (pernas, uniões de contato, passadores, etc.), cujo propósito é a transmissão e/ou transformação de movimentos e forças. São, portanto, as abstrações teóricas do funcionamento das máquinas, e de seu estudo se ocupa a Teoria de Mecanismos.

Mecanismo: uma combinação ou coleção de vários corpos ligados entre si com o intuito de transmitir ou transformar um determinado movimento.

Máquina: é todo o sistema mecânico formado por diversos elementos cujo objetivo é transmitir ou transformar um determinado movimento e produzir trabalho útil.

A diferença fundamental é que a máquina transmite movimento associado a transformação de energia em trabalho, ao passo que num mecanismo apenas é transmitido movimento.

Nos mecanismos, os componentes ou elementos susceptíveis de transmitir força e movimento são denominados ligações ou barras.Para haver movimento os elementos devem ser ligados entre si.O conjunto das superfícies que estabelece o contato entre as diversas barras de um mecanismo designa-se junta cinemática ou par cinemático.

O elemento que recebe o movimento que se pretende transmitir ou transformar designa-se órgão motor. Ao elemento que recebe o movimento que se pretende utilizar chama-se órgão movido ou seguidor.As barras que rodam ou oscilam em torno de um eixo fixo denominam-se manivelas, As barras que fazem a ligação entre duas manivelas ou entre uma manivela e uma corrediça chamam-se bielas.

O mecanismo biela-manivela com corrediça, o qual é constituído por quatro elementos, o fixo (1), a manivela (2), a biela (3) e a corrediça (4), e que estão unidos por trêsjuntas de rotação (R12, R23, R34) e uma junta de translação (T14).

Os mecanismos podem ser classificados como abertos ou fechados Num mecanismo fechado, o movimento dos seus elementos depende diretamente do movimento de outros elementos. Num mecanismo aberto, o movimento dos seus elementos pode não ser influenciado pelo movimento dos demais elementos.

Quando num mecanismo se liberta a barra inicialmente fixa e, por outro lado, se fixa uma barra anteriormente livre, diz-se que o mecanismo foi invertido.

A inversão de um mecanismo não altera o movimento relativo entre as barras, mas modifica o movimento absoluto de cada uma das barras relativamente a um referencial fixo.

No movimento plano ou bidimensional, todos os pontos de um dado corpo em movimento descrevem trajetórias no mesmo plano ou em planos paralelos.

No movimento plano, todos os pontos de um corpo ou mecanismo permanecem a uma distância constante relativamente a um plano de referência

Três tipos de movimento ocorrem, o movimento de rotação, o movimento de translação e o movimento geral ou misto.

O movimento, quer seja plano quer seja espacial, pode ser contínuo, intermitente ou alternativo de vaivém. O movimento é contínuo quando um ponto ou um corpo se desloca indefinidamente no mesmo sentido.O movimento intermitente quando é interrompido e apresenta períodos de repouso.No movimento de vaivém, os corpos descrevem movimento num sentido e de seguida em sentido contrário.

Teoria de Mecanismos

Sistemas mecânicos: Cinemática e Dinâmica - Leis do movimento de translação e rotação

Ciência de máquinas e mecanismos: Leis que reagem os movimentos, deslocamento, velocidade, aceleração, esforços, forças e momentos transmitidos pelos membros do sistema.

Mecanismo: uma combinação ou coleção de vários corpos ligados entre si com o intuito de transmitir ou transformar um determinado movimento.Os mecanismos podem ser classificados como abertos ou fechados

Máquina: é todo o sistema mecânico formado por diversos elementos cujo objetivo é transmitir ou transformar um determinado movimento e produzir trabalho útil.A diferença fundamental é que a máquina transmite movimento associado à transformação de energia em trabalho, ao passo que num mecanismo apenas é transmitido movimento.

Tipos de Movimento:Plano/Bidemensional: Rotação/Translação[rectilinea e curvilinea]/Geral ou MistoEspacial/Tridimensional: Esfério/Helicoidal

Para haver movimento os elementos devem ser ligados entre si.

O conjunto das superfícies que estabelece o contato entre as diversas barras de um mecanismo designa-se junta cinemática ou par cinemático.

Órgão motor: elemento que recebe o movimento que se pretende transmitir ou transformar.Órgão movido ou seguido: Ao elemento que recebe o movimento que se pretende utilizar.

Ligações ou Barras: componentes dos mecanismos responsáveis por transmitir força e movimento.Manivelas: As barras que rodam ou oscilam em torno de um eixo fixo.Bielas: As barras que fazem a ligação entre duas manivelas ou entre uma manivela e uma corrediça.

Mecanismo fechado, o movimento dos seus elementos depende diretamente do movimento de outros elementos. Mecanismo aberto, o movimento dos seus elementos pode não ser influenciado pelo movimento dos demais elementosmecanismo foi invertido, mecanismo se liberta a barra inicialmente fixa e, por outro lado, se fixa uma barra anteriormente livre.

Plano ou bidimensional: todos os pontos de um dado corpo em movimento descrevem trajetórias no mesmo plano ou em planos paralelos.No movimento plano, todos os pontos de um corpo ou mecanismo permanecem a uma distância constante relativamente a um plano de referência.Três tipos de movimento ocorrem, o movimento de rotação, o movimento de translação e o movimento geral ou misto

Movimento espacial ou tridimensional, há dois tipos básicos de movimento a considerar, o movimento esférico e o movimento helicoidal.Esférico cada ponto de uma barra mantém-se a uma distância constante de um ponto fixo

Movimento helicoidal, os pontos de uma barra movem-se com rotação em torno de um eixo fixo e com translação na direção desse mesmo eixo.O movimento, quer seja plano quer seja espacial, pode ser contínuo, intermitente ou alternativo de vaivém. O movimento é contínuo quando um ponto ou um corpo se desloca indefinidamente no mesmo sentido.O movimento intermitente quando é interrompido e apresenta períodos de repouso.No movimento de vaivém, os corpos descrevem movimento num sentido e de seguida em sentido contrário.Nos mecanismos, a transmissão de movimento pode ser feita por contato direto ou por ligação intermédia.

Nas transmissões por contato direto o movimento é transmitido através do contato entre as superfícies dos órgãos motor e movido. Neste grupo estão incluídos, por exemplo, os sistemas de transmissão por engrenagens e os mecanismos do tipo came-seguidor.

JUNTAS

As barras devem estar ligadas entre si por juntas ou pares cinemáticos. As juntas restringem o movimento.As juntas podem agrupar-se em duas grandes classes, a saber: a juntas superiores e as juntas inferiores. Enquanto que nas juntas superiores o contacto é pontual ou linearNas juntas inferiores o contacto entre os elementos é uma superfície

As juntas cinemáticas superiores são, em geral, mais difíceis de obter, mas são utilizadas sobretudo por serem o meio mais simples de se obterem deslocamentos de natureza complexa.

As juntas cinemáticas inferiores têm como principais características a elevada capacidade de carga e a facilidade de produção, como por exemplo, por usinagem.

Junta de rotação (R) permite apenas o movimento relativo de rotação. Numa junta de rotação existe somente um grau de liberdade;

Junta de translação (T) ou prismática permite apenas o movimento relativo de translação. A junta de translação tem um só grau liberdade;

Junta esférica (E) ou globular possibilita a rotação em torno dos três eixos coordenados. Numa junta esférica há três graus de liberdade;

Junta cilíndrica (C) permite dois movimentos independentes, isto é, rotação e translação. Numa junta cilíndrica há dois graus de liberdade;

Junta plana (P) permite três movimentos independentes, duas translações e uma rotação. Uma junta plana possui três graus de liberdade;

Junta helicoidal (H) ou de parafuso possibilita dois movimento, uma translação e uma rotação. Numa junta helicoidal há apenas um grau de liberdade devido aoescorregamento relativo entre as superfícies em contacto.

Se a forma dos elementos de uma junta é tal que, supondo um deles fixo, as trajetórias de todos os pontos do componente a que o outro elemento pertencesão completamente determinadas, a junta diz-se fechada, como é exemplo uma qualquer junta de rotação do mecanismo de quatro barras.Se não for, a junta diz-se aberta, como no caso de um came e um seguidor

Uma junta diz-se rotóide quando o movimento permitido é de rotação ou oscilação num só plano, sendo habitualmente designadas articulações.

Quando a rotação ou oscilação acontece em qualquer plano, a junta diz-se esférica, vulgo rótula.

Uma junta é deslizante, ou translacional, quando o movimento permitido é de translação e em que o elemento fixo se designa guia e o móvel corrediça.