Força do material

Introdução:

Na engenharia, a resistência dos materiais é estudada para que o engenheiro possa entender e para que ele possa usar cada material no local certo e de maneira correta, tendo em mãos, dados que estudamos nessa matéria como, por exemplo: a capacidade do material resistir a uma força a ele aplicada. A resistência de um material é dada em função de seu processo de fabricação e dentre eles estão: encruamento (deformação a frio), adição de elementos químicos, tratamento térmico e alteração do tamanho dos grãos.

Entretanto, tornar materiais mais fortes pode estar associado a uma deterioração de outras propriedades mecânicas, por exemplo: na alteração do tamanho dos grãos, embora o limite de escoamento seja maximizado com a diminuição do tamanho dos grãos, grãos muito pequenos tornam o material quebradiço.

O dimensionamento de peças, que é um dos maiores objetivos de resistência dos materiais, se resume em analisar as forças atuantes na peça para que a inércia da mesma continue existindo e para que ela suporte os esforços empregados. Para isso é preciso conhecer o limite do material. Isso pode ser obtido através de ensaios como, por exemplo: ensaio de tração e impacto.

No ensaio de tração, por exemplo, esses dados são demonstrados em gráficos de TENSÃO x DEFORMAÇÃO e descobre-se o módulo de elasticidade e o limite de resistência. A tensão em que é utilizada, é o limite entre o regime elástico e o plástico. No ensaio de impacto descobre-se o comportamento do material com relação ao tipo de fratura que ele apresentará quando for levado ao limite de ruptura (frágil ou dúctil).

Mas para fins de segurança é utilizado um coeficiente de segurança, que faz com que dimensionemos a peça para suportar uma tensão maior que a tensão limite mencionada acima. Tudo isso é necessário para que se obtenha total certeza nos resultados, já que pequenos erros podem acarretar grandes problemas mais adiante.

A ciência de resistência dos materiais é também muito importante para que não se tenha prejuízos gastando mais material do que o necessário, acarretando também em outro problema que é o excesso de peso e gastos desnecessários, que através de um cálculo bem feito, podem ser reduzidos.

3. Teoria:

3.1. Esforços Internos Solicitantes:

A elaboração de Diagramas de Esforços Internos Solicitantes (D.E.I.S.) é largamente utilizada para a análise de como forças internas à estrutura (forças normais, esforços cortantes, momentos fletores e momentos torçores) se distribuem nas diversas seções da viga em função de carregamentos atuantes. Esse tipo de diagrama é a representação gráfica dos esforços nas seções ao longo de um elemento. Graças a esse tipo de diagrama, podemos calcular com determinada precisão os pontos mais frágeis da estrutura para uma determinada solicitação para que assim possam-se tomar providências para um eventual reforço na estrutura ou para uma melhor distribuição dos esforços, por exemplo.

Considerando uma estrutura isostática (que possui sua liberdade restringida) em equilíbrio e sujeita a um carregamento qualquer, podemos efetuar um ‘corte’ de seção transversal ‘S’. Com isso, o equilíbrio fica dividido (evidência que