Exercício 2) (3,0 pontos) Uma mola helicoidal com diâmetro externo de 50 mm e diâmetro do fio de
é enrolada com um passo de 10 mm . O material é um aço-carbono ASTM A229 trefilado a frio. Se a mola for comprimida até o seu comprimento sólido, você espera que ela retorne a seu comprimento livre original quando a força for removida?
Passo 1
O exercício diz: temos uma mola helicoidal de diâmetro externo 50 mm, fio de 5,5 mm, passo de 10 mm, feita em aço-carbono ASTM A229. Pergunta: se eu comprimir até o comprimento sólido (todas as espiras encostadas), ao soltar ela volta ao comprimento livre original?
Conteúdo: resistência dos materiais (molas helicoidais), cálculo de tensão de cisalhamento em mola e limite elástico. Vamos precisar de
• Diâmetro médio da mola e índice de mola
• Fator de correção de Wahl
• Expressão da tensão de cisalhamento máxima em função da carga
• Comparar com o limite de escoamento em cisalhamento
Conteúdo: resistência dos materiais (molas helicoidais), cálculo de tensão de cisalhamento em mola e limite elástico. Vamos precisar de
• Diâmetro médio da mola e índice de mola
• Fator de correção de Wahl
• Expressão da tensão de cisalhamento máxima
• Comparar
Passo 2
Calcular o índice de mola
e o fator de Wahl
.
- Diâmetro médio da mola:
. - Índice de mola:
- Fator de Wahl, que corrige efeito de curvatura e concentração de esforços:
Passo 3
Determinar a carga necessária para comprimir até o estado sólido e a tensão de cisalhamento resultante.
-
A deflexão para fechar todas as espiras (altura livre – altura sólida) é
, mas ao usar a rigidez da mola o produto simplifica e a carga em sólido fica independente de : onde(módulo de cisalhamento do aço carbono). -
A tensão de cisalhamento máxima na mola sob
é
Passo 4
Substituindo valores numéricos:
• ,
,
,
•
•
•
Passo 5
Limite de escoamento em cisalhamento do aço ASTM A229:
. Para
,
.
Como
,
a mola permanece na faixa elástica mesmo em altura sólida.
Como
a mola permanece na faixa elástica mesmo em altura sólida.
Resposta
Sim. Ao soltar, a mola não plastifica e retorna ao comprimento livre original.