O que é Tensão Residual? Como essas tensões residuais podem ser desenvolvidas em uma estrutura ou peça? (tópico 4.9, Hibbeler, pág. 116)
Passo 1
O enunciado pergunta o que é tensão residual e como ela pode aparecer em uma peça ou estrutura. Este é o conteúdo do tópico
de Hibbeler (p.
), onde se trata de tensões que permanecem no interior do material mesmo na ausência de carregamento externo.
Passo 2
Tensão residual é qualquer tensão interna
que existe em um corpo quando não há forças externas ou momentos equilibrando-o. Em outras palavras, mesmo com todas as cargas externas removidas, permanecem distribuições de tensão no interior do material, resultantes de deformações plásticas ou restrições internas.
Passo 3
Essas tensões se desenvolvem sempre que partes vizinhas de um mesmo corpo sofrem diferentes deformações permanentes ou térmicas e ficam “presa(s)” uma à outra. Os principais mecanismos são:
. Processos térmicos: em fundição, soldagem ou tratamentos térmicos a peça resfria de modo não uniforme, gerando restrição de contração em regiões mais quentes ou mais frias.
. Transformações de fase: em alguns aços, mudança de fase (por exemplo, austenita
martensita) provoca variação volumétrica em determinadas zonas, criando tensões internas.
. Processos mecânicos de conformação: usinagem, dobra a frio, estampagem ou rolamento plastificam superficialmente a peça em certos pontos e não em outros, deixando tensões de tração e compressão residuais.
. Montagem por interferência: encaixes forçados (pinos, rolamentos de interferência) introduzem compressão em uma região e tração na região adjacente.
. Tratamentos superficiais: jateamento ou shot peening provocam plastificação superficial controlada, induzindo tensões compressivas residuais úteis contra fadiga.
Passo 4
Em todos esses casos, as tensões residuais surgem para manter a continuidade do material: áreas que teriam contraído ou expandido livremente são impedidas por regiões vizinhas menos deformadas, resultando em um campo de tensões interno que se autoequilibra.
Resposta
Tensão residual é a tensão interna remanescente num corpo sem carga externa, resultante de deformações desiguais internas. Ela se desenvolve em processos térmicos (resfriamento ou tratamentos), transformações de fase, conformação mecânica (dobras, usinagem, rolamento), montagens por interferência e tratamentos superficiais (shot peening).