Elementos De máquinas

ETAPA 1,

Aula-tema: a perspectiva de prevenção da falha.

Essa atividade é importante para poder assegurar que o projeto proposto funcionará como pretendido de modo seguro e confiável.

Passo 1

Definir quais serão os dados que a equipe irá utilizar para calcular todo o projeto do guindaste. Somar os últimos algarismos dos RA´s dos integrantes do grupo e identificar os dados na tabela abaixo:

Final dos RA´s: 8+8+7+3+7+5 = 38

Somatória final dos RA´s = 38, sendo o último número 8 usaremos a carga de 2750 lbf

Passo 2

Fazer uma pesquisa dos tópicos abaixo, de modo a entender quais as possíveis falhas que podem ocorrer dentro de um projeto mecânico:

1 Deformação Elástica

2 Escoamento

3 Indentação

4 Fratura Frágil

5 Fadiga

6 Corrosão

7 Desgaste

8 Flambagem

1 - Deformação Elástica:

As deformações elásticas são proporcionais ao esforço aplicado e são deformações reversíveis, ou seja, quando a deformação de tensão que provocou a deformação elástica é retirada, o material rochoso volta ao seu estado inicial. Um exemplo de deformação elástica é a sofrida por uma mola ou elástico quando sujeita a tensões. Quando o limite da elasticidade dos materiais é ultrapassado, estes entram em ruptura e passam a sofrer deformações plásticas.

E quando o corpo se rompe é conhecida como deformação por ruptura, isto ocorre quando se recebe inicialmente uma tensão maior do que produz a deformação plástica e tende a diminuir após o começo do processo. Sendo variada conforme a aplicação das tensões podendo ser reação de apoio ou inércia.

2 – Escoamento:

Limite de escoamento, ou tensão de escoamento é a tensão máxima que o material suporta ainda no regime elástico de deformação, se houver algum acréscimo de tensão o material não segue mais a lei de Hooke e começa a sofrer deformação plástica (deformação definitiva). A partir do ponto de escoamento aumentam as deformações sem que se altere, praticamente, o valor da tensão. Quando se atinge o limite de escoamento, diz-se que o material passa a escoar-se.

3 – Indentação:

A indentação é utilizada na determinação da dureza superficial em diferentes materiais e em sua versatilidade, apesar de também apresentar diversas limitações e complicações. E sendo estudado em novos métodos e aplicações para estes ensaios, como, por exemplo, na avaliação de características mecânicas como o módulo de Young (E), a tenacidade à fratura (KIC) e uma possível curva de fluxo do comportamento elasto-plástico destes materiais, servindo para avaliar os campos de tensão e deformação de cada ciclo de indentação, prevendo que futuramente serão desenvolvidos outros modelos numéricos para simular os processos de falhas que ocorrem em ensaios através da incorporação de modelos de mecânica da fratura.

4 Fratura Frágil:

Todos os materiais se rompem quando submetidos a um carregamento no qual a tensão seja maior que aquela da sua resistência mecânica.

O comportamento ao longo desse processo pode classificar os materiais em dois grandes grupos: há os que fraturam sem ‘ceder’ e os que ‘cedem’ nitidamente antes de se fraturar. Ao primeiro grupo denominamos materiais frágeis (que apresentam fratura frágil) e, ao segundo, materiais dúcteis.

A maioria dos materiais metálicos, ao ser submetido a uma tensão crescente, se comporta dentro do grupo dos que ‘cedem’ antes de romper. Porém, certas ligas, especialmente quando tratadas termicamente, são muito resistentes, porém, frágeis. Com tratamentos térmicos adequados essa situação pode ser revertida em diferentes graus!

Exemplo material frágil: Grafite

Exemplo de material dúctil: Cobre.

A ductilidade está associada à capacidade que um material apresenta, de ser transformado em fios.

Uma boa maneira para se observar a diferença no comportamento entre os materiais é submetendo-os a um ensaio de tração. Fazendo-se um gráfico da força em função do deslocamento, é possível caracterizar um material entre os dois grupos. Material frágil rompe-se com pequeno deslocamento e mostram maior resistência mecânica.

5 Fadiga:

Fadiga mecânica é o fenômeno de ruptura progressiva de materiais sujeitos a ciclos repetidos de tensão ou deformação. O estudo do fenômeno é de importância para o projeto de máquinas e estruturas, uma vez que a grande maioria das falhas em serviço são causadas pelo processo de fadiga. (Em torno de 95%.)

De um modo geral para que ocorra fadiga são necessários que três fatores sejam aplicados juntos: solicitações dinâmicas, solicitações de tração e deformação plástica.

A falha por fadiga ocorre devido a nucleação e propagação de defeitos em materiais devido a ciclos alternados de tensão/deformação. Inicialmente as tensões cisalhantes provocam um escoamento localizado gerando intrusões e extrusões na superfície; isto aumenta a concentração de tensões dando origem a uma descontinuidade inicial. À medida que esta descontinuidade vai ficando mais "aguda" a mesma pode começar a propagar gerando uma "trinca de fadiga" cujo tamanho aumentará progressivamente até a fratura do componente.

O desempenho de materiais em fadiga normalmente é caracterizado pela "curva S-N", também conhecida como "curva de Wöhler", que é um gráfico de magnitude de tensão (S) por número de ciclos (N) em escala logarítmica.

6 Corrosão:

O processo de corrosão dos metais se dá em virtude das reações de oxido redução entres esses e outros agentes naturais como o oxigênio presente no ar. O potencial de redução desses