Questões de Concurso Sobre elasticidade linear, plasticidade, fratura, fadiga e flambagem em engenharia mecânica

A força de ligação atômica é o fator determinante da resistência à fratura de um material. A teoria prevê uma resistência máxima idealizada, representada por E/10, sendo E o módulo de elasticidade. No entanto, a presença de defeitos e imperfeições nos materiais reais faz com que suas resistências à fratura sejam, consideravelmente, inferiores à previsão teórica, situando-se entre 1% e 0,1% do valor ideal.
Um dos fatores que pode justificar essa diferença expressiva entre teoria e prática no universo do estudo da resistência dos materiais é a

Bombas de água de alimentação de caldeira são usadas em plantas químicas e usinas de energia. A fadiga é um dos mecanismos de falha mais comuns que afetam este tipo de equipamento porque: 

Um cabo de aço sustenta uma carga de 10 kN. Sabendo que a área da seção transversal do cabo é de 20 mm², qual é a tensão média experimentada pelo cabo de aço?

Um componente mecânico é submetido a tensões cíclicas com uma tensão máxima de σ_max=300 MPa e uma tensão mínima de σ_min=100 MPa. Sabe-se que o material apresenta os seguintes parâmetros de resistência à fadiga:

• Limite de resistência à fadiga, σ_e=250 Mpa;
• Exponente da curva de fadiga, b=−0,10;
• Coeficiente da curva de fadiga, σ_f ′=1000 MPa.

O número de ciclos até a falha N_f do componente pode ser determinado utilizando a equação de Basquin:

σα = σ′ _f ∙ (2N_f)^b
onde: σα é a amplitude de tensão σα = 
Desta forma o número de ciclos do componente até a falha (N_f) é:

Na análise de fadiga dos materiais, o comportamento de uma peça sujeita a tensões cíclicas é frequentemente representado por uma curva SSS-NNN (tensão versus número de ciclos até a falha). Considerando este contexto, qual das afirmações a seguir está INCORRETA?

O ensaio de impacto usando um martelo pendular (Máquina de Charpy) pode ser usado para caracterizar o comportamento frágil dos materiais empregados em Engenharia. Para tanto, é correto afirmar que:

No contexto da operação de máquinas pesadas, como tratores e compactadores, as peças que compõem a estrutura da máquina devem ser capazes de suportar grandes cargas sem deformação permanente. Qual dos conceitos de resistência dos materiais se refere à capacidade de um material de suportar uma carga até o ponto em que ele começa a se deformar permanentemente?

Em máquinas pesadas, como retroescavadeiras e escavadeiras hidráulicas, os braços e caçambas são constantemente submetidos a forças que geram tensões e deformações. Dentro do conceito de resistência dos materiais, como se chama o fenômeno em que o material retorna à sua forma original após a remoção da carga aplicada?

O módulo de Young de um material é a:

Um corpo de prova de seção transversal circular, feito de aço, com módulo de elasticidade 200 GPa, tensão de escoamento 250 MPa e coeficiente de Poisson igual a 0,3, está sendo submetido a um ensaio de tração. Num dado momento, a deformação lateral no corpo de prova foi estimada em -300 X 10^-6 .
É correto afirmar, então, que nesse instante a tensão no corpo de prova é igual a: 

A ferramenta amplamente utilizada para a visualização das relações entre tensões normais e de cisalhamento, como também para estimar tensões máximas nos elementos estruturais, é o

Cargas críticas para flambagem das colunas submetidas a esforços de compressão são calculadas em função de suas condições de vinculação. Considerando uma barra comprimida de seção transversal constante e as condições de vinculação apresentadas:

I. Extremidade inferior e superior pinadas.

II. Extremidade inferior e superior engastadas.

III. Extremidade inferior engastada e superior pinada.

IV. Extremidade inferior engastada e superior livre.

Assinale a alternativa que possui a vinculação CORRETA para a coluna que suportará maior carga de compressão:

Um elemento pode estar sujeito a várias cargas simultaneamente e, para determinar a distribuição de tensão resultante, é necessário determinar a tensão individual de cada carga, para depois aplicar a superposição de tensões. Sabendo que cargas internas provocam tensões internas, analise as cargas internas da figura abaixo:

Avalie as afirmativas a seguir.

I. No ponto A, a carga vertical de 800 N desenvolve uma tensão de cisalhamento.

II. No ponto B, o momento de 40 Nm desenvolve uma tensão de flexão

III. No ponto C, o momento de 30 Nm desenvolve uma tensão de flexão.

IV. No ponto C, o momento de 40 Nm desenvolve uma tensão de flexão.

V. No ponto B, a carga horizontal de 500 N desenvolve uma tensão normal.

Está CORRETO apenas o que se afirma em:

Elementos estruturais compridos e esbeltos, sujeitos a uma força de compressão axial, são denominados colunas, e a deflexão lateral que ocorre é denominada flambagem.

Pode-se afirmar sobre flambagem:

I. Uma coluna acoplada por pinos sofrerá flambagem em torno do eixo principal da seção transversal que tenha o menor momento de inércia.

II. Uma coluna sofrerá flambagem em torno do eixo principal da seção transversal que possuir o menor raio de giração.

III. Uma coluna sofrerá flambagem em torno do eixo principal da seção transversal que tenha o menor índice de esbeltez.

IV. A capacidade de carga de uma coluna aumentará à medida que o momento de inércia da seção transversal aumentar.

V. Colunas eficientes são projetadas de modo que a maior parte da área da seção transversal da coluna esteja localizada o mais próximo possível dos eixos principais da seção.

Está CORRETO apenas o que se afirma em:

Muitas vezes um elemento pode estar sujeito a várias cargas simultaneamente e, para determinar a distribuição de tensão resultante, é necessário determinar a distribuição de tensão devido à cada carga e, então, aplicar a superposição para determinar a distribuição de tensão resultante.

Considerando o elemento sujeito às cargas na figura:

Em relação às cargas, com as tensões desenvolvidas no elemento, avalie as afirmativas a seguir.

I. No ponto B, a carga horizontal de 10 kN desenvolve uma tensão normal de compressão.

II. No ponto A, a carga vertical de 20 kN desenvolve uma tensão de cisalhamento.

III. No ponto B, a carga vertical de 20 kN desenvolve uma tensão de flexão de compressão.

IV. No ponto A, a carga vertical de 20 kN desenvolve uma tensão de flexão de tração.

V. No ponto A, a carga horizontal de 10 kN desenvolve uma tensão normal de tração.

Está CORRETO apenas o que se afirma em:

Uma chapa fina de aço, com módulo de elasticidade longitudinal igual a 200GPa e coeficiente de Poisson de 0,3, é solicitada como indicado na figura a seguir.




Considerando as deformações de tração positivas e as de compressão negativas, as deformações nas direções x, y e z (perpendicular a chapa), admitindo estado plano de tensões, valem, respectivamente

Durante o desenvolvimento de novas ligas metálicas para uso em componentes aeroespaciais, engenheiros precisam realizar ensaios de propagação de trincas por fadiga. 

Um exemplo de resultado deste tipo de ensaio está apresentado na figura abaixo, que apresenta a taxa de crescimento da trinca (da/dN) e a variação do fator de intensidade de tensão (∆K) para diferentes comprimentos de trinca. 




Ref.: Dowling, Norman E. Mechanical Behavior of Materials eBook: International Edition. Pearson Higher Ed, 2013. 

Um modelo muito utilizado para este tipo de ensaio é o modelo exponencial definido pela Lei de Paris, que permite calcular a inclinação da linha reta no gráfico log-log corresponde ao expoente m e o intercepto com o eixo y definido como C . 

Supondo que dois pontos hipotéticos de um determinado ensaio são A =(10,10⁻⁵) e B = (100,10⁻²⁾, os valores dos parâmetros são 

Uma caixa é sustentada por quatro cabos em paralelo, os quais encontram-se conectados ao teto e a caixa diretamente. Considere que os cabos são todos iguais e podem ser considerados flexíveis, com módulo de elasticidade E e seção reta de área A. 

Assinale a opção que indica a rigidez equivalente desse sistema de cabos. 

O comportamento de um material ao ser submetido a um carregamento é de extrema importância para o levantamento das suas propriedades. Um exemplo é a relação entre tensãodeformação, podendo ser obtida experimentalmente por meio de ensaios de tração. 

Relacione os tipos de materiais às respectivas descrições dos seus diagramas tensão-deformação. 

1. Elástico Linear
2. Elástico Perfeitamente Plástico
3. Elástico com endurecimento linear
4. Perfeitamente Plástico 
(   ) a tensão é constante para qualquer que seja a deformação.
(   ) a relação entre tensão e deformação é linear para qualquer nível de tensão.
(   ) o diagrama é composto por duas retas com inclinações diferentes e não nulas.
(   ) para pequenas deformações o material apresenta relação linear entre tensão e deformação, porém após uma determinada deformação a tensão passa a ser constante. 

Assinale a opção que apresenta a relação correta, segundo a ordem apresentada.