Enunciado

Um momento M = 2,3   k N ⋅ m é aplicado na extremidade de uma barra de aço. Determinar a máxima tensão na barra se: (a) a barra é projetada com entalhes semi-circulares de r = 12,5   m m , como mostrado na Fig. a;

Passo 1

Temos um elemento flexionado, com um entalhe. Nesse caso, as tensões máximas ocorrem onde há concentração de tensões, ou seja, onde há mudança de seção. E para descobrir essas tensões a gente usa a fórmulinha:

σ m á x = K M c I

Nossos dados são:

- Altura maior da seção flexionada: D = 190   m m = 0,19   m

- Altura menor (na menor seção do entalhe): d = 130   m m = 0,13   m

- Espessura: b = 20   m m = 0,02   m

- Raio do entalho: r = 12,5   m m = 0,0125   m

- Momento aplicado: M = 2,3   k N ⋅ m = 2300   N ⋅ m

Vem comigo!

Passo 2

A seção onde ocorre a maior tensão é a menor seção, de altura d . Ela é um retângulo, então o momento de inércia fica:

I = b d 3 12 = 0,02 ⋅ 0,13 3 12 = 3,662 ⋅ 10 - 6 m 4

E a tensão máxima vai ocorrer na maior distância do eixo neutro nessa seção:

c = d 2 = 0,065   m

Passo 3

Agora a gente precisa achar K . Vamos usar o gráfico:

Para a gente:

D d = 0,19 0,13 ≈ 1,50 ,     r d = 0,0125 0,13 ≈ 0,1

Aí é só ir na curva onde D / d = 1,50 (a amarelinha) e achar o valor de K para r / d = 0,1 :

K = 2,0

Passo 4

Calma, falta pouco. Só substituir todos os nossos dados na fórmulinha:

σ m á x = K M c I = 2,0 ⋅ 2300 ⋅ 0,065   3,662 ⋅ 10 - 6

σ m á x = 81,6   M P a

Ufa! Conseguimos!

Resposta

σ m á x = 81,6   M P a

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