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

Todos os materiais quando solicitados por carregamentos, são expostos a ações de tensões e deformações. Relativamente a tensões e deformações podemos afirmar sobre as propriedades mecânicas que:

O fenômeno que ocorre quando a frequência da força atuante num sistema mecânico coincide com a frequência natural de vibração do sistema é chamado:

Assinale a alternativa correspondente à situação em que NÃO SE ESPERA que o trincamento induzido por hidrogênio ocorra.

A Fadiga consiste em uma forma de falha que afeta estruturas que estão sujeitas a tensões dinâmicas e oscilantes Com relação aos fatores que influenciam na vida em fadiga, avalie as afirmações adiante e marque (V) as Verdadeiras e (F) as Falsas

( ) Um aumento da tensão média a qual o componente está submetido leva a um acréscimo de sua vida em fadiga.

( ) Entalhes e descontinuidades geométricas atuam como fatores de concentração de tensões e locais de início e propagação de trincas de fadiga.

( ) Para as descontinuidades geométricas presentes na superfície de um componente, quanto menor o raio de curvatura dos mesmos, menos severa será a concentração de tensão nestes locais.

( ) A substituição de um canto vivo (90º) por um mais arredondado, proporciona aumento da vida em fadiga de um componente mecânico.

( ) Processos de acabamento, por exemplo o polimento e o jateamento, quando realizados em componentes que foram anteriormente usinados, permitem a redução de riscos e pequenos defeitos de superfície e ainda proporcionam a introdução de tensões compressivas na superfície do componente. Ambos os processos reduzem o risco de falha por fadiga.

Assinale a alternativa que contém a sequência CORRETA de cima para baixo.

O setor de manutenção de uma indústria mecânica foi acionado após a parada repentina de uma máquina com pouco tempo de uso. Após verificação do motivo, detectou-se uma falha em um eixo cilíndrico. O mesmo apresentou rompimento com uma fratura de topo reto (90º com a lateral do eixo). Visando elucidar o ocorrido, confeccionou-se um corpo de prova do mesmo material do eixo, e após realização de ensaio de tração, verificou-se um comportamento dúctil do material, que foi ensaiado a temperatura de 25ºC. A partir destas informações assinale a alternativa mais coerente com o evento verificado. Obs: A análise da superfície de fratura não detectou propagação de trincas e consequente rompimento por fadiga.

O projeto de vigas sujeitas a carregamentos transversais é realizado com base na flexão. O projetista deve determinar o valor do momento fletor máximo atuante na viga e dimensionar a seção transversal com base na(s) tensão(ões)

Os eixos quando em trabalho podem estar sujeitos, principalmente, às seguintes solicitações:

Considerando os critérios de falha de materiais, um material considerado frágil quando

Determine a velocidade angular a ser selecionada para o torneamento de uma peça cilíndrica de aço e diâmetro de 100 mm, fazendo uso de um torno previsto de ser operado com velocidade de corte de 45 m/min, de forma a se obter a máxima produtividade, porém preservando a ferramenta de corte.

Considerar: π = 3 e que as velocidades angulares disponíveis nesse torno são: 40 rpm; 60 rpm; 100 rpm; 140 rpm; 180 rpm.

Se um corpo de prova fabricado de um material dúctil, como o aço, for submetido a uma carga de compressão em lugar de tração, a curva tensão-deformação seria ___________ na parte inicial da reta e na parte referente ao escoamento e encruamento. Para valores maiores de deformação, as curvas na tração e na compressão ____________, e deve-se notar que a estrição ________________ na compressão. Qual das alternativas preenche CORRETAMENTE as lacunas acima?

Qual dos seguintes materiais possui o coeficiente de elasticidade (Módulo de Young) mais elevado?

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

É o ângulo formado pela inclinação da linha normal da roda em relação a vertical, sendo este medido em graus:

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.