Critérios de falha

Critérios 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 falha
- por deslocamentos excessivos;
- por escoamento;
Modos de falha
-
por fratura -
materiais frágeis
descontinuidades geométricas;
progressiva
- por critérios operacionais;
- outros.
Critérios de falha por
escoamento
- 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 –
Critérios 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)
τ max =
σ1 − σ 3
2
τ max ≤
σe
2
Teoria da máxima tensão
cisalhante – TMTC (TRESCA)
τ max =
σe
2
=K
Teoria da máxima tensão
cisalhante – TMTC (TRESCA)
τ max =
σ1 − σ 2
2
=K
Representação geométrica do
critério de Tresca
Representação geométrica do
critério de Tresca
τ max =
σ1 − σ 2
2
=K=
Y
2
Teoria da máxima energia de
distorção – TMED (von MISES)
“Quando a energia de distorção no ponto crítico do
componente 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):
σ1 = σ e
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 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 –
Critério 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).
σ 1 ≤ σ rup
Representação geométrica do
critério da máxima tensão
Comparação dos três critérios
Exercicios - Critérios de falha
Dimensionar 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.
Exercicios - Critérios de falha
Para
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.
Exercicios - Critérios de falha
Exercicios - Critérios de falha
O 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).
Exercicios Critérios de
falha
Exercicios - Critérios de falha
A
B
C