Solda-Carregamento Excentrico-Calculo da Largura da Perna-Engenharia Mecanica

Curso Engenharia Mecânica ENTREGA Disciplina Elementos de Máquina II Professor Luiz Fernando Frezzatti Santiago TI 05 Aluno a Assunto Elemento de fixação permanente Solda Carregamento excêntrico 1 Determine a largura mínima da perna da solda b assim como a recomendada pela norma NBR 8100 para o carregamento apresentado na Figura abaixo Aço da estrutura soldada MR250 Sy250 MPa e Sult400 MPa Eletrodo recomendado para solda E60 Syw345 MPa Considerar modo de falha por energia distorção e Cs20 Fonte Adaptado de Pfeil Walter Estruturas de aço dimensionamento prático de Acordo com a Norma NBR 88002008 Resposta b 34 mm calculado b6 mm mínimo recomendado pela norma para espessura de 19mm REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS BUDYNAS Richard G Elementos de máquina de Shigley Projeto de engenharia mecânica 8 ed Porto Alegre AMGH 2011 1084 p MELCONIAN Sarkis Elementos de máquinas9 ed rev São Paulo Livros Érica 2008 376 p ISBN 9788571947030 COLLINS Jack A Projeto mecânico de elementos de máquinas uma perspectiva de prevenção da falha Rio de Janeiro LTC c2006 xx 740 p ISBN 9788521614753 MOTT Robert L Elementos de máquina em projetos mecânicos 5 ed São Paulo Pearson 2015 PETER Childs R N Mechanical Design 2 ed ButterworthHeinemann 372 p ISBN13 9780750657716 Desenho auxiliar Propriedades Geométricas da Solda Cálculo das coordenadas do centroide x c 2 2cd 200 2 2200300 571429mm yd 2300 2 150mm Cálculo da área da garganta A0707b2cd 0707b 2200300 4949b Cálculo do segundo momento polar de área unitária Ju8c 36c d 2d 3 12 c 4 2cd Ju8200 36200300 2300 3 12 200 4 2200300 Ju16583333333228571428614297619047mm 3 Cálculo do momento de inércia polar da solda J0707b Ju J0707b1429761904710108416666b Cálculo do braço de alavanca da força em relação ao centroide Llcx2002005714293428571mm Esforços aplicados no centroide da solda devido a força V60kN60000N MF L60000342857120571426 N mm Estudo dos parâmetros associados ao ponto crítico da solda Diagrama das tensões nos pontos críticos da solda Vemos que as tensões máximas ocorrem nos pontos em destaque A e A que são iguais devido à simetria da solda em torno do eixo x Cálculo da distância do centroide até o ponto crítico scx 2 y 2200571429 2150 22071428mm Cálculo do ângulo entre as componentes de tensão nos pontos críticos θarctan y cxarctan 150 2005714294640 Tensões na solda Cálculo da tensão de cisalhamento devido ao corte τ cV A 60000 N 494 9mmb121237 Nmm b Cálculo da tensão de cisalhamento devido à torção τ t M s J 20571426 N mm 2071428mm 10108416666 mm 3b 421552 Nmm b Cálculo da tensão resultante no ponto crítico da solda τ rτ c 2τt 22τcτtcosθ τ r 121237 b 2 421552 b 2 2 121237 b 421552 b cos4640 τ r512732 Nmm b Cálculo da tensão de Von Mises σ VMσr 23τr 23512732Nmm b σ VM888078 Nmm b Resumo dos critérios de resistência Dimensionando o comprimento da perna da solda σ VMCS0 40S y 888078 N mm b 204 0S y b888078 Nmm 08 Sy b 888078 Nmm 080345N mm b34 mm Espessura do metal da base e19mm0748 pol Valor recomendado pela norma e1 4 pol e6min Desenho auxiliar Propriedades Geométricas da Solda Cálculo das coordenadas do centroide 𝑥 𝑐2 2𝑐 𝑑 2002 2200 300 571429 𝑚𝑚 𝑦 𝑑 2 300 2 150 𝑚𝑚 Cálculo da área da garganta 𝐴 0707 𝑏 2𝑐 𝑑 0707 𝑏 2200 300 4949 𝑏 Cálculo do segundo momento polar de área unitária 𝐽𝑢 8𝑐3 6𝑐𝑑2 𝑑3 12 𝑐4 2𝑐 𝑑 𝐽𝑢 8 2003 6200 3002 3003 12 2004 2200 300 𝐽𝑢 16583333333 2285714286 14297619047 𝑚𝑚3 Cálculo do momento de inércia polar da solda 𝐽 0707 𝑏 𝐽𝑢 𝐽 0707 𝑏 14297619047 10108416666 𝑏 Cálculo do braço de alavanca da força em relação ao centroide 𝐿 𝑙 𝑐 𝑥 200 200 571429 3428571 𝑚𝑚 Esforços aplicados no centroide da solda devido a força 𝑉 60 𝑘𝑁 60000 𝑁 𝑀 𝐹 𝐿 600003428571 20571426 𝑁 𝑚𝑚 Estudo dos parâmetros associados ao ponto crítico da solda Diagrama das tensões nos pontos críticos da solda Vemos que as tensões máximas ocorrem nos pontos em destaque A e A que são iguais devido à simetria da solda em torno do eixo x Cálculo da distância do centroide até o ponto crítico 𝑠 𝑐 𝑥2 𝑦2 200 5714292 1502 2071428 𝑚𝑚 Cálculo do ângulo entre as componentes de tensão nos pontos críticos 𝜃 arctan 𝑦 𝑐 𝑥 arctan 150 200 571429 4640 Tensões na solda Cálculo da tensão de cisalhamento devido ao corte 𝜏𝑐 𝑉 𝐴 60000 𝑁 4949 𝑚𝑚 𝑏 121237 𝑁 𝑚𝑚 𝑏 Cálculo da tensão de cisalhamento devido à torção 𝜏𝑡 𝑀 𝑠 𝐽 20571426 𝑁 𝑚𝑚 2071428 𝑚𝑚 10108416666 𝑚𝑚3 𝑏 421552 𝑁 𝑚𝑚 𝑏 Cálculo da tensão resultante no ponto crítico da solda 𝜏𝑟 𝜏𝑐2 𝜏𝑡 2 2 𝜏𝑐 𝜏𝑡 cos 𝜃 𝜏𝑟 121237 𝑏 2 421552 𝑏 2 2 121237 𝑏 421552 𝑏 cos 4640 𝜏𝑟 512732 𝑁𝑚𝑚 𝑏 Cálculo da tensão de Von Mises 𝜎𝑉𝑀 𝜎𝑟2 3 𝜏𝑟2 3 512732 𝑁𝑚𝑚 𝑏 𝜎𝑉𝑀 888078 𝑁𝑚𝑚 𝑏 Resumo dos critérios de resistência Dimensionando o comprimento da perna da solda 𝜎𝑉𝑀 𝐶𝑆 040 𝑆𝑦 888078 𝑁𝑚𝑚 𝑏 2040 𝑆𝑦 𝑏 888078 𝑁𝑚𝑚 08 𝑆𝑦 𝑏 888078 𝑁𝑚𝑚 080 345 𝑁𝑚𝑚 𝒃 𝟑 𝟒 𝒎𝒎 Espessura do metal da base 𝑒 19 𝑚𝑚 0748 𝑝𝑜𝑙 Valor recomendado pela norma 𝑒 1 4 𝑝𝑜𝑙 𝒆 𝟔 𝒎𝒊𝒏