Questões de Concurso Para tecnologista pleno i - projeto e análise estrutural

Na análise de elementos finitos, os conceitos de deslocamento e deformação são fundamentais e desempenham papéis diferentes na descrição do comportamento de materiais e estruturas sob carga.

Sobre tais conceitos, analise as afirmativas a seguir.

I. Deformações em uma estrutura modelada por elementos finitos são sempre contínuos dentro de um elemento e entre elementos adjacentes. 
II. Deslocamentos são sempre contínuos entre elementos finitos, especialmente em locais com concentração de tensões ou em interfaces entre materiais diferentes.
III. Ambos deslocamentos e deformações podem ser descontínuos dentro de um único elemento finito ou entre elementos adjacentes, como ocorre em áreas com altos gradientes de tensão.

Está correto o que se afirma em 

Um engenheiro está envolvido no design do assoalho de uma aeronave e tem por responsabilidades garantir que as vigas estruturais que apoiam os painéis sejam capazes de suportar as cargas operacionais sem falhar. Inicialmente, ele idealiza uma viga simplesmente apoiada com 8 metros de comprimento, com uma carga distribuída uniforme de 8 kN/m  ao longo de toda a extensão e uma carga concentrada de 16 kN é aplicada a  2 metros da extremidade esquerda. A seção da viga é uniforme, com base de 5 cm e altura 20 cm.  Para o projeto, existem dois materiais que podem ser empregados: a liga 1, que tem resistência ao cisalhamento entre 100 a 140 MPa e resistência à tração entre 200 e 270 MPa e a liga 2, que tem resistência ao cisalhamento entre 330 a 430 MPa e resistência à tração entre 570 e 620 MPa.  

Para o projeto, existem dois materiais que podem ser empregados: a liga 1, que tem resistência ao cisalhamento entre 100 a 140 MPa e resistência à tração entre 200 e 270 MPa e a liga 2, que tem resistência ao cisalhamento entre 330 a 430 MPa e resistência à tração entre 570 e 620 MPa.  



No projeto, foram considerados fatores relacionados à resistência mecânica em flexão e cisalhamento. Entretanto, outras propriedades mecânicas devem ser consideradas. 

Nesse contexto, assinale (V) para a afirmativa verdadeira e (F) para a falsa. 

(   ) O ensaio de fadiga tem por finalidade investigar o crescimento de trincas já existentes em um material sob cargas cíclicas. Esse tipo de ensaio mede a taxa de crescimento de trincas em função da variação do fator de intensidade de tensão aplicado durante os ciclos de carga.

(   ) Para aplicações em componentes de estruturas aeroespaciais, a ductilidade do material é um fator importante, juntamente com a resistência mecânica. A capacidade do material de deformarse plasticamente antes da ruptura é crucial para absorver energia durante eventos inesperados, como impactos ou sobrecargas operacionais.
(   ) A resistência à corrosão é um fator importante na seleção de materiais para a indústria aeroespacial, especialmente para aeronaves que operam em ambientes marinhos ou são expostas a produtos químicos corrosivos, como fluidos de degelo. 

As afirmativas são, respectivamente, 

Um engenheiro está envolvido no design do assoalho de uma aeronave e tem por responsabilidades garantir que as vigas estruturais que apoiam os painéis sejam capazes de suportar as cargas operacionais sem falhar. Inicialmente, ele idealiza uma viga simplesmente apoiada com 8 metros de comprimento, com uma carga distribuída uniforme de 8 kN/m  ao longo de toda a extensão e uma carga concentrada de 16 kN é aplicada a  2 metros da extremidade esquerda. A seção da viga é uniforme, com base de 5 cm e altura 20 cm.  Para o projeto, existem dois materiais que podem ser empregados: a liga 1, que tem resistência ao cisalhamento entre 100 a 140 MPa e resistência à tração entre 200 e 270 MPa e a liga 2, que tem resistência ao cisalhamento entre 330 a 430 MPa e resistência à tração entre 570 e 620 MPa.  

Para o projeto, existem dois materiais que podem ser empregados: a liga 1, que tem resistência ao cisalhamento entre 100 a 140 MPa e resistência à tração entre 200 e 270 MPa e a liga 2, que tem resistência ao cisalhamento entre 330 a 430 MPa e resistência à tração entre 570 e 620 MPa.  



Em relação ao projeto apresentado, é correto afirmar que 

Um engenheiro está envolvido no design do assoalho de uma aeronave e tem por responsabilidades garantir que as vigas estruturais que apoiam os painéis sejam capazes de suportar as cargas operacionais sem falhar. Inicialmente, ele idealiza uma viga simplesmente apoiada com 8 metros de comprimento, com uma carga distribuída uniforme de 8 kN/m  ao longo de toda a extensão e uma carga concentrada de 16 kN é aplicada a  2 metros da extremidade esquerda. A seção da viga é uniforme, com base de 5 cm e altura 20 cm.  Para o projeto, existem dois materiais que podem ser empregados: a liga 1, que tem resistência ao cisalhamento entre 100 a 140 MPa e resistência à tração entre 200 e 270 MPa e a liga 2, que tem resistência ao cisalhamento entre 330 a 430 MPa e resistência à tração entre 570 e 620 MPa.  

Para o projeto, existem dois materiais que podem ser empregados: a liga 1, que tem resistência ao cisalhamento entre 100 a 140 MPa e resistência à tração entre 200 e 270 MPa e a liga 2, que tem resistência ao cisalhamento entre 330 a 430 MPa e resistência à tração entre 570 e 620 MPa.  



Em relação ao problema apresentado, é correto afirmar que 

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 

Na indústria aeroespacial, prioriza-se a otimização de veículos e estruturas para combinar leveza e resistência sem sacrificar segurança ou integridade estrutural. Placas, cascas e chapas são estruturas fundamentais nesse setor, destacando-se por ter espessura muito menor em relação ao comprimento e à largura, conferindo-lhes propriedades mecânicas ideais para aplicações aeroespaciais.  

Dado esse contexto, analise as afirmativas a seguir. 

I. Chapas são peças planas, nas quais os carregamentos são supostamente contidos nesse plano. São empregadas em revestimentos e componentes menores que necessitam de resistência e leveza, como painéis de acesso e revestimentos internos.
II. Cascas são estruturas planas, nas quais carregamentos são supostamente perpendiculares a esse plano, gerando flexão e cisalhamento. São utilizadas em áreas que requerem grande rigidez e resistência a cargas, tais como como as asas de aeronaves e painéis de controle.
III. Placas são peças estruturais que não são necessariamente planas, nas quais os carregamentos podem ser tanto tangenciais como normais à superfície da casca.  São empregadas em componentes que precisam resistir a cargas distribuídas de maneira complexa, como fuselagens de aeronave. 

Está correto o que se afirma em

Uma empresa da área aeroespacial está desenvolvendo um novo tipo de aeronave que apresenta uma fuselagem inovadora. Para otimizar o design estrutural da fuselagem e garantir sua resistência e segurança, a equipe de engenharia decidiu utilizar o Método dos Elementos Finitos (MEF). Porém, ficou em dúvida se utilizaria elementos finitos de baixa ordem ou de alta ordem.  

Considerando as peculiaridades de um projeto de fuselagem, assinale a opção que indica a(s) principal(is) desvantagem(ens) dos elementos finitos de baixa ordem em comparação com os de alta ordem. 

Em um projeto de uma estrutura aeroespacial, a atenção à distribuição de tensões é crucial para garantir a integridade estrutural durante operações extremas, como lançamento, reentrada na atmosfera e manobras em órbita.  

Uma das principais preocupações é o projeto de componentes que evitam a concentração de tensões, que podem levar a falhas prematuras. Dado este contexto, as geometrias mais propensas a causar concentração de tensão em uma peça estrutural são

Um engenheiro estrutural está realizando uma análise de elementos finitos em uma ponte suspensa recém-construída para garantir sua segurança e estabilidade. Durante a análise, ele observa as propriedades das matrizes de massa e de rigidez dos elementos e do sistema como um todo. Sobre este assunto, analise as afirmativas a seguir e assinale (V) para a verdadeira e (F) para a falsa.  

(   ) A matriz de massa do sistema é sempre definida positivamente.
(   ) A matriz de rigidez do sistema é sempre definida positivamente.
(   ) A matriz de massa do sistema é sempre singular, a menos que as condições de contorno sejam incorporadas.
(   ) A matriz de rigidez do sistema é sempre singular, a menos que as condições de contorno sejam incorporadas. 

As afirmativas são, respectivamente, 

Na modelagem de um componente com utilização de elementos finitos, verificou-se que existe simetria na geometria e no carregamento. Surgiu, então, a ideia de se realizar o modelamento de apenas metade do componente. Sabe-se, porém, que este processo apresenta peculiaridades.  

Assinale a opção que incorre em considerações imprecisas a respeito do assunto. 

Uma equipe de engenheiros aeroespaciais está projetando uma asa de aeronave para um novo modelo de avião. Eles decidiram usar o método de elementos finitos (MEF) para analisar o comportamento estrutural da asa sob diferentes condições de carga, como durante manobras de voo, turbulências atmosféricas e aterrissagens. 

Nesse processo, assinale a alternativa que indica a função do passo de pré-processamento na aplicação do MEF. 

Na indústria aeroespacial, a segurança e a eficiência dos veículos espaciais são de importância crítica, demandando materiais que suportam condições extremas, desde o lançamento até a reentrada na atmosfera terrestre. Nesse cenário, engenheiros aeroespaciais recorrem aos ensaios de impacto para avaliar a resistência e a tenacidade de materiais usados na construção de aeronaves e satélites.

A respeito de ensaios de impacto Charpy e Izod, analise as afirmativas a seguir.

I. A diferença entre eles é que no Charpy o corpo de prova é posicionado na vertical e o golpe é desferido no mesmo lado do entalhe e no Izod o corpo de prova é posicionado na horizontal, e o golpe é desferido na face oposta ao entalhe.
II. O resultado destes ensaios é representado pela medida da energia absorvida pelo corpo de prova durante a fratura.
III. Quanto maior a altura atingida pelo martelo após o impacto, mais energia o corpo de prova terá absorvido, indicando maior tenacidade do material.

Está correto o que se afirma em 

Um analista estrutural precisa avaliar as reações nos apoios de uma viga composta submetida a uma carga concentrada de 20kN, conforme mostrado na figura abaixo. 




A viga é engastada em ambos os lados e possui dois segmentos de comprimento L₁ = 400mm e área transversal A₁ = 50mm² e de comprimento L₂ = 600mm e área transversal  A₂ = 100mm² . O módulo de elasticidade da viga é de 200 GPa e 60 GPa, respectivamente.

Com base em elementos finitos, determine as reações horizontais que ocorrem nas extremidades esquerda  (R_E)  e direita (R_D), em kN, respectivamente. 

Como engenheiro, é importante conhecer as propriedades dos materiais, de modo a garantir a durabilidade e qualidade dos projetos, o que é feito muitas vezes por meios de testes mecânicos. 

Sobre este assunto, assinale V para a afirmativa verdadeira e F para a falsa. 

(   ) Testes de tração revelam informações essenciais sobre a resistência dos materiais, permitindo-lhes avaliar se os materiais podem resistir a tensões operacionais sem sofrer mudanças estruturais permanentes.
(   ) Testes de fadiga são utilizados para avaliar a durabilidade dos materiais, indicando o nível de tensão que leva à falha do material após repetidas aplicações de carga ao longo de um número específico de ciclos.
(   ) As rupturas resultantes de torções assemelham-se às provocadas por trações, visto que ambas as situações culminam em uma diminuição quase equivalente de área.
(   ) A resposta de um metal ao ser comprimido, dentro do limite elástico, em termos de elasticidade, é semelhante à sua resposta sob tensão de tração. Com isso, um único tipo de ensaio é suficiente para a obtenção de diversos parâmetros. 

As afirmativas são, respectivamente, 

Considere um projeto que envolve a análise de uma viga biapoiada com comprimento L sujeita a uma carga distribuída uniforme q. 

A viga tem uma seção transversal retangular definida por dimensões L₁=3k e L₂=k, onde k é uma constante dimensional.  




O dilema enfrentado pelo engenheiro é determinar a orientação ótima da viga para suporte de carga: uma configuração "deitada", com L₁ servindo como base e L₂ como altura, ou uma configuração "em pé", com L₂ como base e L₁ como altura. 

Após análise, o projetista determinou que a razão entre a tensão máxima de flexão da viga deitada e a tensão máxima de flexão da viga em pé é  

Considere uma viga de comprimento L, módulo de elasticidade E, momento de inércia da seção transversal I, engastada em apenas uma extremidade e submetida a uma carga perpendicular P na outra extremidade. 

Assinale a opção que indica a deflexão máxima dessa viga.

A energia potencial de um sistema (V(q)) é dada por: 




Considerando que  q=[q₁ q₂ q₃]^T, o traço da matriz de rigidez (K) do sistema é dado pela expressão 

Os osciladores harmônicos quando submetidos a forçamentos harmônicos, em regime permanente, respondem com mesma frequência da excitação. Porém, a amplitude depende intimamente da relação entre a frequência natural do sistema (w_n) e a frequência do forçamento (w).

Com relação à resposta de osciladores harmônicos a forçamentos também harmônicos, a razão de amplificação da excitação forçada 

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. 

Considerando as reações internas e as tensões que atuam em uma seção de um elemento sujeito a carregamentos variados, assinale a afirmativa correta.