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

A figura a seguir ilustra três barras de seção quadrada com lado igual a 10 cm posicionadas entre os cabeçotes de uma prensa hidráulica. Duas barras são constituídas por um material B e a outra por um material A.


Sabe-se que o material A possui módulo de elasticidade igual a 200 GPa, enquanto o material B possui módulo de elasticidade igual a 100 GPa. Além disso, a distância entre os cabeçotes, L, é igual a 1,0 m.
Ao se impor uma carga P igual a 2000 kN, a deformação específica provocada por essa força é de

As equações de transformação do estado plano de deformação também podem ser representadas graficamente pelo círculo de Mohr. Analisando o Círculo de Mohr da figura a seguir, as deformações principais ε_máx e ε_mín são iguais a respectivamente:

                  

Para algumas ligas de aço e de titânio, o limite de resistência á fadiga é a tensão limite na qual:

Um dos principais fatores para ocorrência de uma fratura frágil é:

Sobre as características de uma fratura dúctil por tração, assinale a opção INCORRETA.

Um pedaço de alumínio é tracionado com uma tensão de 250 MPa e atinge alongamento resultante de 0,77 mm aproximadamente. O módulo de Elasticidade do alumínio – E_Al =69 GPa. Se a sua deformação é inteiramente elástica, seu comprimento inicial (l₀) era aproximadamente de:

O estudo do atrito ou a ciência que estuda o atrito, assim como sendo a ciência e a tecnologia da interação entre superfícies com movimento relativo e dos assuntos e práticas relacionadas, são definições referentes ao estudo denominado

Um cabo de aço de 2 mm de diâmetro, que tem limite de escoamento de 210 MPa e módulo de elasticidade de 210 GPa, é utilizado para sustentar um bloco cujo peso é de 600 N. Nesta condição, pergunta-se a um engenheiro mecânico se ocorrerá deformação plástica no cabo de aço e qual o alongamento percentual aproximado do cabo de aço com o bloco suspenso. A resposta correta do engenheiro mecânico é:

Adotar (π = 3).

Quanto à teoria de falhas em materiais, considere as afirmativas seguintes.

I A Teoria da tensão de cisalhamento máxima é utilizada para prever a tensão de falha de um material dúctil submetido a qualquer tipo de carga.

II A Teoria da tensão de cisalhamento máxima diz que o escoamento do material começa quando a tensão de cisalhamento máxima absoluta atinge o valor da tensão de cisalhamento que provoca escoamento do material quando ele está submetido a somente tensão axial.

III A teoria da tensão normal máxima estabelece que um material dúctil falha quando a tensão principal máxima atinge um valor-limite igual ao limite de resistência que o material suporta quando submetido a tração simples.

IV A Teoria da energia de distorção máxima está fundamentada no fato de que ocorre escoamento em um material dúctil quando a energia de distorção por unidade de volume do material é igual ou maior que a energia de distorção por unidade de volume do mesmo material quando ele é submetido a escoamento em um teste de tração simples.

Estão corretas

Quando um metal é submetido a tensões ou deformações cíclicas, há uma quebra de sua estrutura, o que leva o metal à ruptura. Este comportamento chama-se

Em se tratando de projeto de eixos uniformes com seções transversais circulares usados para transmitir potência, é correto afirmar que, ao utilizar a teoria da tensão cisalhante máxima para o cálculo do menor diâmetro admissível do eixo,

Ao analisar uma curva tensão-deformação, é importante atentar para determinados conceitos, Quanto a esses conceitos, considere os itens seguintes.

I Limite de elasticidade (LE): tensão máxima em que a deformação ainda é reversível (elástica).

II Módulo de resiliência: máxima energia de deformação que um material pode absorver por unidade de volume de material sem ocorrer deformação plástica (inclui todo o regime elástico, e apenas ele). É proporcional à área do gráfico na porção elástica da curva: (LE x deformação) /2.

III Tensão máxima: máxima tensão calculada (força sobre área da seção transversal inicial), suportada pelo material antes da fratura.

IV A tensão de escoamento é sempre maior do que a tensão de ruptura para materiais frágeis.

Estão corretos

Em uma embarcação, um eixo maciço de 30 mm de diâmetro é usado para transmitir 60,75 kW de potência. A velocidade de rotação do eixo, para que a tensão de cisalhamento não exceda 100 Mpa, é

Adotar (π = 3).

Uma estrutura metálica de aço precisa ser projetada para suportar uma central de ar-condicionado. Uma das vigas está engastada na parede em uma extremidade e a outra extremidade em balanço. O peso do equipamento sobre essa viga é de 1000 N/m distribuídos uniformemente ao longo da viga de 3 metros de comprimento. Considerando que o momento de inércia da viga é de 30 cm⁴ e o módulo de elasticidade do aço é 200 GPa, e desprezando o peso da viga, assinale a alternativa correta.

Em relação à ciência dos materiais, assinale a alternativa correta.

Um tanque cilíndrico, com tampas, tem raio externo R e espessura de parede t, como apresentado na figura abaixo. Quando o tanque é pressurizado, um extensômetro, montado na parede externa numa direção paralela ao eixo z do tanque, mede a deformação longitudinal ε_z . Assim, a pressão no interior do tanque ρ pode ser monitorada pela deformação medida através do extensômetro.

Determine a expressão da pressão máxima de operação a partir da deformação longitudinal ε_z

sendo E módulo de elasticidade; coeficiente de Poisson; ρ é a pressão.

Um compósito deve ser reforçado com fibras contínuas e orientadas, os módulos de elasticidade nas direções longitudinal e transversal são de 19,7 e 3,66 GPa, respectivamente. Se a fração volumétrica das fibras é de 0,25, determine os módulos de elasticidade das fases fibra (E_f ) e matriz ( E_m ). 

Dado: E_cl = E_m(1 - V_f ) + E_f (V_f);

O principal mecanismo para o aumento simultâneo da resistência mecânica e da tenacidade de um aço ao carbono AISI 1010 é