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1. Dimensionamento de eixos:


O projeto de um eixo é um dos problemas mais comuns na mecânica. O eixo é um elemento de máquina em rotação ou estático, normalmente de secção circular. Na maioria das aplicações os eixos estão associados a outros elementos de máquinas, tais como: engrenagens, polias, rodas dentadas, acoplamentos, etc. As tensões atuantes nos eixos podem ser originadas deesforços de flexão e torção, produzindo as tensões de tração, compressão e cisalhamento.
Uma revisão da análise de tensões é muito importante para o entendimento dos conceitos aplicados na elaboração das principais equações para o dimensionamento dos eixos.
As estruturas e componentes das máquinas podem ser submetidos aos seguintes tipos de solicitações:
a) Tração pura:
b)Compressão pura:
c) Camba mento (Flambagem):
d) Cisalhamento:
e) Flexão:
f) Torção:


A determinação do estado de tensão é feita com base no Circulo de Mohr, que permite a interpretação das tensões simultâneas atuando em um elemento. A partir desta análise é possível determinar as tensões principais: normais e transversais.
A seguir são apresentados osconceitos básicos para o estudo de tensões principais no plano e no espaço. Estes conceitos são fundamentais para a formulação dos critérios de resistência dos elementos mecânicos.
O Estado Plano de Tensões para uma situação qualquer é definido pelo elemento representado na figura abaixo:
A figura representa as tensões atuantes de tração e cisalhamento. A representação gráfica das tensões atravésdo Circulo de Mohr é definida da seguinte maneira.




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Circulo de Mohr Estado Plano


[pic]


Circulo de Mohr Estado Tri axial




A análise de tensões envolve o estudo de estrutura e elementos de máquinas que constituem em muitos casos equipamentos de grande complexidade. Para a determinação das cargas atuantes e posteriormente adeterminação das tensões existe os métodos clássicos da resistência dos materiais e da mecânica geral e métodos avançados através do uso de métodos como Elementos Finitos através do uso do computador.
O conhecimento do método clássico, que constitui simplesmente na subdivisão da máquina em sistemas simples, é conhecido pelo nome de método dos parâmetros concentrados. Este método permite a criação demodelos matemáticos para o cálculo das tensões a partir dos fundamentos básicos da resistência dos materiais. A avaliação teórica das tensões é desenvolvida com base no carregamento considerado para a aplicação. Normalmente esta análise e baseada na condição de equilíbrio estático com base no diagrama do corpo livre, ou seja: Σ F = 0 e Σ M = 0.
As demais considerações de projeto que influenciam nocarregamento tais como: concentração de tensões e efeitos dinâmicossão efetuadas com base nos critérios de cálculo e critérios de resistência para carregamento estático e dinâmico.
[pic]
Diagrama de Corpo Livre para uma Viga em L Engastada


Exemplo de Cálculo:
A viga mostrada na figura anterior é construída com uma barra redonda de 60 mm de diâmetro. Determine a tensãoresultante no elemento designado por A no plano horizontal da viga, conforme representado na figura em (a).
A tensão resultante na secção da viga onde esta o elemento A é obtida através dos cálculos a partir do diagrama de corpo livre representado na parte (b) da figura. Avaliando as tensões pelas respectivas equações temos:


- Tração: (P = 4 kN)


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- Cisalhamento: (V = 3 kN)A partir dos conceitos de Resistência dos Materiais temos para a máxima tensão de cisalhamento.


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- Flexão em Z:


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Considerando que A está na linha neutra este momento não contribui para o valor de tensão.


- Flexão em Y:


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- Torção em X:


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A figura...
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