Disciplinas Elementos de Máquinas

Elementos de Máquinas – Tipos de Tensão

Olá, pessoal! Hoje vamos falar sobre Elementos de Máquinas, análise de cargas e tensões, mais especificamente sobre os tipos de tensão.

Para você projetar uma máquina (ou qualquer outra coisa), você precisar ter uma noção do tipo de carregamento que ela vai suportar. Dessa forma, com esse carregamento, com o tipo de tensão que vai atuar nessa máquina, você consegue dimensionar as partes dela. Parafuso, porca, arruela, rolamento, mola, tudo o que você vai precisar. Então, é muito importante você conhecer quais os tipos de tensões para poder projetar perfeitamente o funcionamento.

Tipos de solicitações atuantes

A solicitação mecânica vai depender da condição de carregamento. Se tiver uma tração, você vai ter o carregamento de um jeito. Qualquer força que tiver, qualquer tipo de força na máquina, vai ter um tipo de carregamento.

Tipos de Tensão

As máquinas podem ter alguns tipos de tensão.

Tensão Normal e Tensão de Cisalhamento

A tensão normal pode ser dividida em tensão axial ou de flexão. Já a tensão de cisalhamento pode ser cisalhamento normal, torsional ou de flexão. Contudo, como eu vou saber quando for cada tensão dessa daqui? Depende do tipo de carregamento, depende do esforço que aquela máquina vai estar sofrendo, que aquele elemento de máquina vai estar sofrendo.

Então, pessoal, para começarmos a analisar as tensões separadamente, vamos analisar primeiro as tensões normais.

Tensão Normal Axial

Na tensão normal axial, a gente tem a tensão de tração ou a de compressão.

Vamos fingir que esse cilindro seja um eixo. O que seria essa tensão de tração? Duas forças contrárias o puxando, tendendo a “esticar” esse eixo.

Elementos de Máquinas -Tipos de Tensões

E se a gente for fazer a análise das tensões na seção transversal desse eixo, a gente teria isso daqui. Todas as forças, a tensão toda distribuída de forma igual em toda a seção do eixo.

Elementos de Máquinas -Tipos de Tensões

Tensão de Comprensão

Seria como se a gente pegasse esse nosso cilindro e tentasse comprimir com duas forças, as duas empurrando para dentro dele. Como se eu tentasse diminuir o tamanho desse cilindro.

Elementos de Máquinas -Tipos de Tensões

E o que acontece com a tensão? A análise da tensão vai ser igual à tração, só que empurrando para dentro, ao contrário da tensão de tração.

Elementos de Máquinas -Tipos de Tensões

E a gente calcula essas duas tensões de um modo bem simples:

Elementos de Máquinas -Tipos de Tensões

A tensão é igual à força sobre a área; a força aplicada dividida pela área de seção transversal. Dessa forma, a gente pode ver que, quanto maior a área, menor vai ser a tensão e, quanto menor a área, maior a tensão.

Agora a gente tem a nossa tensão normal de flexão, na qual a gente vai analisar o mesmo cilindro, o mesmo eixo, anterior.

Tensão Normal de Flexão

Dessa vez, ao invés de eu puxar ou empurrar para dentro, eu estou aplicando um momento nesse eixo.

Elementos de Máquinas -Tipos de Tensões

O que acontece aqui? Quando esse momento é aplicado, ele vai fazer as extremidades do meu eixo se curvarem. Então, seria como se o centro do meu eixo descesse. Desse modo, nossa análise pode ser feita como se a parte de baixo do meu eixo tracionasse e, essa parte de cima, comprimisse, certo?

Elementos de Máquinas -Tipos de Tensões Elementos de Máquinas -Tipos de Tensões

Realizando a distribuição de tensão, a gente teria a parte de cima sendo empurrada para dentro, então, compressão em cima e tração embaixo. E, no centro dele, onde passaria a linha neutra do nosso cilindro, a nossa tensão seria nula.

A gente consegue calcular essa tensão através dessas fórmulas:

Elementos de Máquinas -Tipos de Tensões Elementos de Máquinas -Tipos de Tensões Elementos de Máquinas -Tipos de Tensões

Na primeira fórmula, a tensão vai ser igual a menos o momento vezes y, que seria o ponto em que eu quero achar essa tensão, o ponto em que eu estou analisando, ou seja, é a distância desse ponto até a linha neutra do meu eixo. Tudo isso dividido pelo momento de inércia daquela barra, que aí depende da seção da barra. Se for circular, vai ser um momento de inércia, se for quadrado vai ser outro, retangular vai ser outro, e assim por diante.

A gente também pode calcular com essa segunda fórmula, na qual a gente vai ser que a tensão máxima vai ser igual ao momento vezes o ponto onde a tensão é máxima (c), dividido pelo momento de inércia da seção.

E tem uma terceira forma de calcular também, que as vezes vocês podem encontrar por aí, onde a tensão máxima vai ser igual ao momento dividido por Z. O que é esse Z? É o momento de inércia dividido por c, que é conhecido como o módulo de rigidez daquela seção.

Por hoje é só, pessoal. Essa foi uma introdução aos tipos de Tensão, você pode ver muito mais na nossa plataforma.
Continue estudando: Elementos de Máquinas, Cálculo, Mecânica dos Fluidos

Deixe um comentário