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MAPA
- MATERIAIS DE CONSTRUÇÃO MECÂNICA – 522023
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QUESTÃO 1
M.A.P.A.
- MATERIAIS DE CONSTRUÇÃO MECÂNICA
Seleção de materiais sujeitos a esforços mecânicos
Olá,
estudante!
Tudo bem? Seja bem-vindo(a) a nossa atividade M.A.P.A. da disciplina Materiais
de construção mecânica. Esta atividade tem como tema “Seleção de materiais para
esforços mecânicos”. Nesta atividade você encontrará situações em que terá que
aplicar os conhecimentos adquiridos durante a disciplina de Materiais de
construção mecânica para a solução de alguns problemas.
CONTEXTUALIZAÇÃO
Durante a disciplina de Materiais de construção mecânica conhecemos diversos
materiais e vimos diversas possibilidades de aplicações para estes materiais, o
que nos possibilita identificar situações em que os materiais estudados são
adequados ou não, situações essas que podem envolver a resistência mecânica do
material, ductilidade, resistência à corrosão, entre outras.
Nesta atividade, você é o(a) engenheiro(a) responsável pela manutenção de uma
indústria e encontrará alguns cenários em que necessitará aplicar os
conhecimentos adquiridos nas disciplinas de ciência dos materiais e na
disciplina de materiais de construção mecânica.
Durante o seu turno de trabalho, houve uma falha em uma peça que suportava uma
carga de tração, e você será responsável por analisar qual o comportamento do
material que falhou e decidir as características de um material para
substituí-lo. Como você não tem conhecimento sobre qual material foi utilizado
para produção da peça, você decide fazer um corpo de prova para ensaio de
tração e então realiza o ensaio. O gráfico que você obtém do material é o
seguinte:
Figura 1 - Gráfico tensão x deformação
Fonte: o autor.
a)
Fazendo uma análise do gráfico, esse material seria um material dúctil ou um
material frágil? Com relação à escolha de um material para substituir o
material que apresentou a falha, qual propriedade você julga que o novo
material deve possuir acima ou abaixo do material que falhou, para que esse
material tenha uma maior resistência à carga aplicada? Qual é o ponto
representado pela letra C?
b) Devido à implantação de um novo setor, você como engenheiro será responsável
pela seleção de elementos de fixação para uma junção que deverá suportar uma
carga de tração de 8 ton. Sabendo que cada parafuso a ser utilizado possui um
diâmetro útil de 8,5mm de diâmetro, qual a quantidade de parafusos necessárias
para suportar a carga? Considere o limite de escoamento do material = 700MPa e
utilize um coeficiente de segurança de 3.
c) Durante uma manutenção preventiva, você notou que um eixo possuí uma trinca,
então você decidiu substituí-lo, no entanto, você não pode aumentar o diâmetro
(6cm) do eixo devido a limitações de espaço do local, mas deve utilizar um
coeficiente de segurança de 5. Seu primeiro passo para dimensionar o eixo foi
observar a rotação de trabalho do motor (120rpm) e a potência dele (60CV),
dessa forma você conseguiu encontrar o Torque do motor utilizando a fórmula:
Em
que P é a potência do motor (em W), T é o torque (em N.m) e 𝜔 a rotação em
(rad/s)
Os fabricantes com que você solicitou orçamento garantem as seguintes
propriedades para tensão de cisalhamento no material, e você deve escolher
entre um destes:
Fonte:
o autor.
Para este cálculo você deve utilizar a fórmula para cálculo da tensão máxima
de torção:
Em que T é o torque (em N.m), r é o raio (em m) e J é o momento de inércia
polar (em m4), que em círculos é calculado de acordo com a seguinte
fórmula:
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