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