Tensão de cisalhamento

Tensão

 Segundo estudo feito no livro de Norton, a definição de tensão é:

Uma força por unidade de área com unidade de psi ou Mpa. Em um corpo sujeito a algumas forças, a tensão é geralmente distribuída segundo uma função continuamente variável dentro de uma porção contínua do material. Todo elemento infinitesimal do material pode concebivelmente experimentar diferentes tensões ao mesmo tempo.

(NORTON, 2013, p. 139).

Tensão cisalhante

Conforme Norton (2013) esse tipo de esforço solicitante ocorre principalmente em junções, como por exemplos pinos, parafusos ou arrebites. As possíveis formas de falha são: o cisalhamento puro nas conexões a cima citada. Esmagamento das junções ou também podendo ocorrer o rasgamento do material em torno do elemento de conexão. Abaixo na figura uma força cortante aplicada a um eixo.  

Figura 1. – Força cortante

[pic 1]

Fonte: (MELCONIAN, Sarkis, 2000, p.135).

Porém não podemos descartar as tensões de cisalhamentos em vigas, muito comum, Norton (2013, p. 154) “qualquer peça apoiada sujeita a esforços transversais a seu comprimento atuará como uma viga”.

Cisalhamento puro no pino de travamento

Segundo Norton (2013) o cisalhamento puro ou simples, como o próprio nome diz, ocorre quando há apenas tensões cisalhantes atuando sobre o elemento. Podendo assim dizer que em nosso projeto o pino de travamento da unha ocorre o cisalhamento simples, pois o espaço entre o pino e a unha é o mínimo possível, e assim eliminamos a tensão de flexão atuando sobre ele.

Melconian (2000) nos diz que, a ação de uma força transversal sobre a área da face desta peça irá ocasionar na mesma uma tensão cisalhante, que será definida como uma relação de intensidade da força aplicada e a área da face da peça que está sendo aplicada esta tensão cisalhante. Com base em Melconian conseguimos fazer as análises matemáticas para projetar o pino de travamento da unha.

[pic 2]

Onde:
 = Tensão de cisalhamento no pino de travamento [MPa][pic 3]

 = Carga cortante [N][pic 4]

 = Área da secção transversal do pino [m2][pic 5]

Em nossos cálculos dividimos a força cortante por dois, pois existem dois pontos onde esta carga cisalhante esta aplicada, para cada conjunto pino de travamento e unha. E chegamos a uma tensão de cisalhamento no pino de           170, 72 MPa.

Tensão de cisalhamento na unha

Em nosso projeto a unha do dispositivo irá suportar a camisa do eixo da moenda, e para isso calculamos sua tensão de cisalhamento, com o objetivo de ter um coeficiente de segurança de 3.

Iniciamos com o cálculo de tensão de cisalhamento, utilizando a mesma fórmula calculada para o pino, irá mudar sua área transversal, pois a unha tem a secção transversal retangular.  

[pic 6]

Obtivemos uma tensão de cisalhamento para cada unha do dispositivo de    10, 364 N/mm2.

Tensão de esmagamento do pino de travamento

No dimensionamento de juntas rebitadas, pinos, chavetas. Torna-se necessário a verificação da pressão de contato (esmagamento) entre o elemento e a parede do furo.

Conforme Norton (2013) nos mostra. Um pino articulado pode falhar de outra forma além do cisalhamento puro. As superfícies laterais cilíndricas do furo e do pino em contato estão sujeita a tensões de esmagamento, onde estas tentam ao invés de cortá-lo, esmagá-lo contra a parede do dispositivo. Essas tensões de esmagamentos são tensões normais e de compressão, e assim a fórmula utilizada foi: