Enunciado

Sabendo-se que M = 400   N ⋅ m , determinar a máxima tensão no elemento de máquina mostrado, quando o raio r da porção semi-circular do entalhe é: (a) 5   m m

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 = 100   m m = 0,1   m

- Altura menor (na menor seção do entalhe): d = 50   m m = 0,05   m

- Espessura: b = 14   m m = 0,014   m

- Raio do entalho: r = 5   m m = 0,005   m

- Momento: M = 400   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 = 0,014 ⋅ 0,05 3 12 = 1,458 ⋅ 10 - 7 m 4

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

c = d 2 = 0,025   m

Passo 3

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

Para a gente:

D d = 0,1 0,05 = 2 ,     r d = 0,005 0,05 ≈ 0,1

Aí é só ir na curva onde D / d = 2 (a azul) e achar o valor de K para r / d = 0,1 (valor redondo mais próximo):

K = 2,2

Passo 4

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

σ m á x = K M c I = 2,2 ⋅ 400 ⋅ 0,025 1,458 ⋅ 10 - 7

σ m á x = 151   M P a

Ufa! Conseguimos!

Resposta

σ m á x = 151   M P a

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