Calculo da tensão máxima e vida em fadiga do eixo de máquina em aço 1020 usinado

CENTRO DE TECNOLOGIA CURSO DE ENGENHARIA MECÂNICA ELEMENTOS DE MÁQUINAS I PROF Msc ANTONIO VINICIUS G CAMPOS 1 Determine as tensões máximas da peça apresentada na figura abaixo Para cada região dos concentrados de tensão determine o fator de segurança para falha por escoamento Considere a força aplicada de 2kN e a espessura da placa de 4 mm considere também um material com tensão de escoamento de Sy 200 MPa espaço em branco a D 20 R 10 R 10 100 80 50 100 80 50 PROF ANTONIO CAMPOS COORDENAÇÃO DE ENGENHARIA MECÂNICA CT UFPI 2 Você é o engenheiro mecânico responsável em uma fábrica de máquinas foi solicitado determinar a vida em fadiga do projeto de eixo a seguir desenho técnico da peça em anexo Determine as tensões máximas para cada seção do eixo e a vida em fadiga em número de ciclos Considere que as cargas aplicadas são F1 25 kN e F2 18 kN com rotação síncrona de 800 rpm o material é aço 1020 usinado Considere os seguintes parâmetros f 09 kd ke kf 1 Propriedades mecânicas de alguns aços AÇO AISI Sy MPa Su MPa 1020 200 380 1040 480 580 1060 370 670 espaço em branco F1 F2 100 100 100 PROF ANTONIO CAMPOS COORDENAÇÃO DE ENGENHARIA MECÂNICA CT UFPI PARTS LIST ITEM QTY PART NUMBER 1 1 Mat Aço 1020 Usinado 800 400 800 4600 3000 3000 4000 A 5000 10000 10000 5000 A 31 100 100 Designed by Antonio Campos Checked by Approved by Date Date 12212023 UFPI Eixo de Máquina mm Edition Sheet 11 PROF ANTONIO CAMPOS COORDENAÇÃO DE ENGENHARIA MECÂNICA CT UFPI Questão A Fator de concentração do furo na parte esquerda da peça d W 20 100 02 K125 Fator de concentração de tensão dos cortes laterais na parte central da peça r d 10 80 0125 D d 100 80 125 K2225 Fator de concentração de tensão do rebaixo laterais na parte direita da peça r d 10 80 0125 D d 100 80 125 K3175 Cálculo da tensão na parte esquerda da peça σ 1K1 F hW D σ 125 2000 N 4mm 10020 mm σ 115625MPa Cálculo da tensão na parte central da peça σ 2K2 F h W 2 R σ 2225 2000 N 4mm 100210mm σ 2140625 MPa Cálculo da tensão na parte direita da peça σ 3K3 F h W2 R σ 3175 2000 N 4mm 100210mm σ 3109375 MPa A tensão máxima ocorre na parte esquerda da peça na região do furo σ máxima15625 MPa Cálculo do coeficiente de segurança da parte esquerda da peça C S1S y σ1 C S1 200 MPa 15625 MPa C S1128 Cálculo do coeficiente de segurança da parte central da peça C S2S y σ2 C S2 200 MPa 140625 MPa C S214222 Cálculo do coeficiente de segurança da parte direita da peça C S3S y σ3 C S3 200 MPa 109375 MPa C S318 286 Questão A Fator de concentração do furo na parte esquerda da peça 𝑑 𝑊 20 100 02 𝐾1 25 Fator de concentração de tensão dos cortes laterais na parte central da peça 𝑟 𝑑 10 80 0125 𝐷 𝑑 100 80 125 𝐾2 225 Fator de concentração de tensão do rebaixo laterais na parte direita da peça 𝑟 𝑑 10 80 0125 𝐷 𝑑 100 80 125 𝐾3 175 Cálculo da tensão na parte esquerda da peça 𝜎1 𝐾1 𝐹 ℎ 𝑊 𝐷 𝜎1 25 2000 𝑁 4 𝑚𝑚 100 20 𝑚𝑚 𝜎1 15625 𝑀𝑃𝑎 Cálculo da tensão na parte central da peça 𝜎2 𝐾2 𝐹 ℎ 𝑊 2 𝑅 𝜎2 225 2000 𝑁 4 𝑚𝑚 100 210 𝑚𝑚 𝜎2 140625 𝑀𝑃𝑎 Cálculo da tensão na parte direita da peça 𝜎3 𝐾3 𝐹 ℎ 𝑊 2 𝑅 𝜎3 175 2000 𝑁 4 𝑚𝑚 100 210 𝑚𝑚 𝜎3 109375 𝑀𝑃𝑎 A tensão máxima ocorre na parte esquerda da peça na região do furo 𝝈𝒎á𝒙𝒊𝒎𝒂 𝟏𝟓 𝟔𝟐𝟓 𝑴𝑷𝒂 Cálculo do coeficiente de segurança da parte esquerda da peça 𝐶𝑆1 𝑆𝑦 𝜎1 𝐶𝑆1 200 𝑀𝑃𝑎 15625 𝑀𝑃𝑎 𝑪𝑺𝟏 𝟏𝟐 𝟖 Cálculo do coeficiente de segurança da parte central da peça 𝐶𝑆2 𝑆𝑦 𝜎2 𝐶𝑆2 200 𝑀𝑃𝑎 140625 𝑀𝑃𝑎 𝑪𝑺𝟐 𝟏𝟒 𝟐𝟐𝟐 Cálculo do coeficiente de segurança da parte direita da peça 𝐶𝑆3 𝑆𝑦 𝜎3 𝐶𝑆3 200 𝑀𝑃𝑎 109375 𝑀𝑃𝑎 𝑪𝑺𝟑 𝟏𝟖 𝟐𝟖𝟔