RESISTÊNCIAS DOS MATERIAIS E ELEMENTOS DE MÁQUINAS

Avaliação A3 – Carlos Eduardo Barbosa RA: 2022222748
Questão:
Texto 01
No dia a dia das atividades de engenharia, os engenheiros e os projetistas são colocados
diante de problemas técnicos, alguns mais simples e outros mais complexos, que precisam
ser resolvidos de forma satisfatória. Para isso, esses profissionais utilizam um verdadeiro
arsenal de fórmulas e tabelas que aprenderam nos cursos de engenharia.
Em particular, na área de cálculo estrutural, o engenheiro deve garantir que a estrutura
objeto de análise não estará sujeita a falhas sob as diversas condições de operação. Os
subsídios para essa missão são normalmente obtidos a partir da resistência dos materiais,
que trata da resistência e da rigidez dos elementos das estruturas, apoiando-se nos
Teoremas da Mecânica Geral e, em particular, no estudo da estática.
No desenvolvimento dos cálculos de uma estrutura, o sucesso dessa tarefa não está apenas
condicionado ao conhecimento de um aparato matemático muitas vezes complicado, mas
à capacidade que o engenheiro apresenta de entender a natureza física do fenômeno que
se propõe a resolver. A identificação dos pontos relevantes do problema em estudo
permite tecer hipóteses sobre o comportamento do sistema estrutural a ser analisado, que
constituirão a base para um bom desenvolvimento do projeto em curso.
Ao iniciar um processo de cálculo da estrutura objeto de análise, o engenheiro deve
formular um esquema de cálculo para essa estrutura, ou, em outras palavras, um modelo
de cálculo, no qual a estrutura é idealizada de sorte que se possa analisá-la. A Figura 01
representa de forma esquemática os principais passos envolvidos na análise de um sistema
estrutural. Por intermédio de um exemplo bastante simples de flexão de vigas, pretendese introduzir a filosofia de abordagem anteriormente discutida e, posteriormente,
utilizando a mesma sequência, partir para o estudo de sistemas mais complexos.
Texto 02
As relações matemáticas para a determinação do estado de tensões e deformações em um
elemento devido aos tipos básicos de carregamentos — carga axial centrada, torção e
flexão — foram desenvolvidas nas unidades da UCD de Resistência dos materiais e
elementos de máquinas. Essas fórmulas básicas da mecânica dos materiais expressam a
tensão ou a deformação causada por um único componente de carga atuante em uma seção
de um elemento. Entretanto, as estruturas e os componentes de máquinas geralmente
resistem a mais de um tipo de carregamento atuante simultaneamente. Por exemplo, um
eixo sujeito a uma torção pode, ao mesmo tempo, estar sujeito a uma flexão devida a seu
próprio peso. Esses são os denominados carregamentos combinados.
As tensões provenientes de diversas combinações de carregamentos básicos, aplicados
aos elementos, em qualquer região crítica de um elemento sujeito a um carregamento
combinado, poderão ser determinadas pelas análises apresentadas nas unidades da UCD
de Resistência dos materiais e elementos de máquinas. Essas análises tanto podem
confirmar a adequação do projeto, definindo se os valores das tensões são muito altos ou
muito baixos, como podem demonstrar a necessidade de eventuais alterações do projeto.
Em geral, o melhor procedimento é analisar diversos pontos críticos de cada componente
estrutural e, em seguida, comparar os resultados. As análises por elementos finitos são
utilizadas em boa parte dos casos.
UGURAL, A. C. Mecânica dos materiais. Rio de Janeiro: LTC, 2009.
Os carregamentos combinados estão presentes na grande maioria das aplicações
estruturais de Engenharia e, em muitas situações, resultam em carregamentos complexos
que atualmente podem ser analisados através do emprego de ferramentas computacionais
fundamentadas no Método dos Elementos Finitos.
Alguns carregamentos combinados menos complexos podem ser analisados de
forma matemática sem o emprego de ferramentas computacionais, como as
disponibilizadas através de software de CAE (Computer Aided Engineering).
Descreva todos os carregamentos possíveis aos quais um elemento estrutural
pode estar submetido combinadamente. Indique o tipo de tensão gerada por esses
carregamentos. Descreva o método empregado para a determinação do estado de tensão
em um elemento estrutural submetido a carregamento combinado.
Resposta:
XXX

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