Em um ensaio de fadiga as tensões máximas e minimas foram de
. Determine para esse cenário:
a) A classificação desse comportamento de tensão
b) A amplitude de tensão
c) A tensão média
d) A magnitude do intervalo de tensões
e) A razão de tensões
a) A classificação desse comportamento de tensão
b) A amplitude de tensão
c) A tensão média
d) A magnitude do intervalo de tensões
e) A razão de tensões
Passo 1
O enunciado informa que a tensão máxima foi de
e a tensão mínima foi de
. As perguntas pedem:
a) classificar esse comportamento de tensões;
b) calcular a amplitude de tensão;
c) calcular a tensão média;
d) calcular a magnitude do intervalo de tensões;
e) calcular a razão de tensões.
Vou usar exatamente os valores dados acima para todos os cálculos: e
.
a) classificar esse comportamento de tensões;
b) calcular a amplitude de tensão;
c) calcular a tensão média;
d) calcular a magnitude do intervalo de tensões;
e) calcular a razão de tensões.
Vou usar exatamente os valores dados acima para todos os cálculos:
Passo 2
Conceito e fórmula da amplitude de tensão. A amplitude de tensão é metade do intervalo entre máxima e mínima; expressa a “meia-oscillação” a partir da média. A fórmula é
Aqui
é a tensão máxima e
é a tensão mínima. Vou aplicar a fórmula com os números do enunciado:
Faço a conta passo a passo:
. Então
Portanto a amplitude é
.
Passo 3
Conceito e fórmula da tensão média. A tensão média é a média aritmética entre
e
; indica o valor de deslocamento médio da oscilação. A fórmula é
Substituindo:
Faço a soma:
. Então
Logo a tensão média é
.
Passo 4
Conceito e cálculo do intervalo de tensões (magnitude do intervalo). O intervalo de tensões é a diferença entre máxima e mínima e costuma ser denotado por
:
Com os valores dados:
Portanto o intervalo de tensões é
.
Passo 5
Conceito e cálculo da razão de tensões
. A razão de tensões é definida como
Ela indica o quanto a menor tensão é em relação à maior; valores negativos significam que as tensões mudam de sinal no ciclo. Substituindo:
Simplifico a fração:
. Em decimal (aproximado) isso é
, normalmente arredondamos para duas ou três casas:
. Então
Passo 6
Classificação do comportamento de tensões (explicação didática). Existem classificações comuns:
- “Totalmente reverso” ou “completamente reverso”: quando
(então ). - “Pulsante” (ou “pulsating”): quando
(sempre tração, mínima não negativa). - “Flutuação com média diferente de zero” (ou “ciclo assimétrico”): quando
e têm sinais opostos mas , ou seja, não é simétrico em torno de zero.
No nosso caso temos
e
, logo há mudança de sinal no ciclo (parte em tração e parte em compressão), porém
. Isso significa que o ciclo não é totalmente reverso nem pulsante: é um ciclo alternante assimétrico com tensão média positiva (ou seja, “flutuação assimétrica com tensão média de tração”). Em palavras mais diretas: “ciclo alternado assimétrico com média de tração”.
Resposta
a) Ciclo alternante assimétrico com tensão média de tração (média positiva).
b)
c)
d)
e)
b)
c)
d)
e)