Como é calculado o fator de segurança para materiais frágeis sujeitos a carregamento estático?
Passo 1
O enunciado pergunta como definimos o fator de segurança para um material frágil sob carga estática. O ponto central aqui é aplicar um critério de falha para materiais frágeis, que usa a resistência última à tração (ou compressão, se esta for crítica) em comparação com a tensão real atuante no elemento.
Passo 2
O critério mais simples e usual para materiais frágeis é o de máxima tensão normal (ou máximo esforço principal). Nele, o material falha quando a maior tensão principal alcança o valor da sua resistência última à tração, denotada por
.
Passo 3
Para usar esse critério, precisamos primeiro determinar a tensão principal máxima no ponto crítico da peça. Chamaremos essa tensão de
. Ela pode vir de um estado plano ou tridimensional de tensões, mas sempre identificamos a maior das tensões normais.
Passo 4
Definimos então o fator de segurança
como a razão entre a resistência última do material e a tensão solicitante:
Passo 5
Algumas observações finais:
– Em geral usa-se em tração, pois materiais frágeis têm resistência à tração bem menor que à compressão.
– Para flexão ou outras solicitações, calcula-se a tensão máxima equivalente (normal ou de flexão) e aplica-se a mesma fórmula.
– Escolhe-se ; valores típicos vão de 2 a 4, dependendo da criticidade do projeto.
– Em geral usa-se
– Para flexão ou outras solicitações, calcula-se a tensão máxima equivalente (normal ou de flexão) e aplica-se a mesma fórmula.
– Escolhe-se