Exercícios - Elementos de Máquinas 2 2022-2

Determine a tensão alternada máxima para um componente submetido a uma tensão média de 80 MPa. Utilize os critérios de Goodman e de Gerber, e compare os resultados. Dados: • σ_u = 1200 MPa; • S_e = 400 MPa; • FS = 1,0. Agora, responda: a) Qual critério resultou na maior tensão alternada? b) Você esperava esse resultado? Justifique sua resposta. Considere uma barra quadrada de lado “l”, submetida a uma força axial que varia entre -2 kN e 12 kN. Dados: • Material: aço; • σ_u = 920 MPa; • σ_y = 600 MPa. Determine: a) S_e; b) O valor do lado “l” para que a barra tenha vida infinita; c) Considerando “0,9 • l”, determine a vida da barra em número de ciclos. Um componente foi submetido aos seguintes esforços durante a sua vida: | σ_m [MPa] | 200 | 240 | 290 | | σ_a [MPa] | 12 | 102 | 97 | | Vida [%] | 25 | 30 | 45 | | Par | 1 | 2 | 3 | Dados: • σ_u = 620 MPa; • S_e = 230 MPa; • k_f = 1,5. Qual é o número total de ciclos até a falha? 1- Um eixo circular escalonado (D/d = 1,2; r = 3,2 mm; r/d = 0,07) está sujeito a um torque alternado de 102,7 N.m e a um torque médio de 282,5 N.m. Calcule o valor mínimo do diâmetro para vida infinita. Dados: • σ_u = 1103 MPa; • σ_y = 930 MPa; • FS = 1,5; • Acabamento superficial: usinagem; • Dureza: 180 HB. 2- Um eixo está submetido a um momento fletor de 3050 N.m e a um torque de 9000 N.m com 15% de flutuação em relação ao valor médio. Pergunta-se: um diâmetro de 75 mm é aceitável? Dados: • σ_y = 620 MPa; • FS = 2,0; • σ_u = 800 MPa. EXEMPLO 6–9 A Figura 6–22a mostra um eixo rotativo simplesmente apoiado em mancais de esferas em A e D e carregado por uma força não rotativa F de 6,8 kN. Usando resistências “mínimas” da ASTM, calcule a vida da peça. Figura 6–22 (a) Eixo desenhado que mostra todas as dimensões em milímetros; todos os raios de filetes de 3 mm. O eixo roda, porém a carga é estacionária; o material é usado de aço AISI 1050 estirado a frio. (b) Diagrama de momento fletor. 6–26 Na figura mostrada, o eixo A, feito de aço AISI 1010 laminado a quente, é soldado a um suporte fixo e está sujeito a um carregamento de forças iguais e opostas F via eixo B. Uma concentração teórica de tensão K_t de 1,6 induzida pelo filete de 3 mm. O comprimento do eixo A desde o apoio fixo até a conexão ao eixo B é 1 m. A carga varia ciclicamente de 0,5 kN a 2 kN. (a) Para o eixo A, encontre o fator de segurança para vida infinita usando o critério de falha por fadiga de Goodman modificado. (b) Repita a parte (a) usando o critério de falha de fadiga por Gerber. 7–1 Um eixo é carregado em flexão e torção tal que Mta = 60 N·m, Ta = 40 N·m, Mm = 50 N·m e Tm = 30 N·m. Para o eixo, Su = 700 MPa e Sy = 560 MPa, e um limite de resistência à fadiga completamente co- rrelacionado de Se = 210 MPa é assumido. Seja Kf = 2,2 e Kfs = 1,8. Com um fator de projeto de 2,0, determi- ne o diâmetro mínimo aceitável do eixo usandoo: (a) O critério DE-Gerber. (b) O critério DE-elíptico. (c) O critério DE-Soderberg. (d) O critério DE-Goodman. Discuta e compare os resultados. 7–2 A seção de eixo mostrada na figura deve ser projetada para tamanhos relativos aproximados de d = 0,75D e r = D/20 com o diâmetro d conforme aquele de tambores de mancais do rolamento de padrão métrico. O eixo deve ser feito de aço SAE 2340, termo-tratado para obter resistências mínimas na área de ressalto de 1226-MPa resistência máxima de tração e 1130-MPa resistência ao escoamento com uma dureza Brinell não menor que 368. No ressalto o eixo está sujeito a um momento fletor com- pletamente reverso de 70 N·m, acompanhado por uma torção estável de 45 N·m. Use um fator de proje- to de 2,5 e dimensione o eixo para uma vida infinita.