Resistência dos Materiais: Tipos de Esforços e Diagramas

Resistência é a propriedade dos materiais de suportar a ação de forças, enquanto a rigidez de um material é a capacidade de resistir à deformação. Os tipos de carga podem ser classificados da seguinte forma:

• Estática: aplicada gradualmente, de zero até a carga máxima.
• Dinâmica: aplicada a uma certa velocidade no corpo que deve suportá-la. É dividida em:
  • Carga súbita sem choque: a carga máxima é aplicada instantaneamente.
  • Choque forçado.

A tensão é a força interna que surge como resistência e é transmitida através de uma seção plana do material. Os tipos de tensão incluem:

• Tensão de tração: tensão perpendicular à seção transversal do corpo que tende a alongar as fibras.
• Tensão de compressão: tensão negativa, dado que o sentido da carga é tal que tende a encurtar as fibras da peça.
• Tensão de flexão: atua sobre um corpo que tende a dobrá-lo, esticando algumas fibras e comprimindo outras.
• Tensão de cisalhamento: está contida na seção sobre a qual atua e tende a cortar a peça, deslizando as partes afetadas.
• Torque: ocorre quando as forças tendem a torcer as peças em seu eixo.
• Tensão composta: combinação de vários esforços, agindo sobre os sólidos.
• Tensão de flambagem: um esforço combinado de flexão e compressão.

A tensão é o esforço por unidade de área. A Lei de Hooke relaciona as forças que atuam sobre um sólido com a deformação produzida, indicando proporcionalidade: carga dupla, deformação dupla, e assim por diante. A tensão máxima que determina a fronteira da aplicação da Lei de Hooke é o limite de proporcionalidade.

Regras para a elaboração dos diagramas:

1. Calcular as reações na viga.
2. Seccionar a viga e analisar os pontos de carga constante.
3. Obter os esforços dessas seções.
4. Na seção em que há uma carga concentrada, haverá um salto no diagrama de força cortante.
5. Na seção em que há uma carga concentrada, haverá uma mudança de inclinação no diagrama de momentos fletores.
6. Quando a tensão de cisalhamento for zero, o momento fletor será máximo.
7. Antes de elaborar o diagrama de momento fletor, é necessário desenhar o diagrama de esforços de corte.

Tipos de flexão:

• Flexão pura: em qualquer seção desta peça existe apenas o momento fletor.
• Flexão simples: em qualquer ponto da peça há momento de flexão e força cortante.
• Flexão composta: em qualquer seção da peça há momento de flexão, força cortante e tensão normal.

Diagrama tensão-deformação de um ensaio de tração:

Em um cilindro de aço, um esforço de tração é aplicado gradualmente, começando do zero, representando as tensões e as deformações que surgem.

• Limite de proporcionalidade: o período de alongamento é proporcional às cargas.
• Limite de elasticidade: o ponto E é o limite elástico. A zona OE é elástica porque, quando a carga é interrompida, a peça retorna ao normal, mas quando E é excedido, ocorre deformação permanente.
• Limite de escoamento: a seção EF é ligeiramente curvada. O que acontece é que a zona plástica pode ser vista a partir de F.