Elementos Finitos

Disciplina: MEC9 - Projeto de Sistemas Mecânicos III
Notas de Aula: Critérios de Falha e Coeficiente de Segurança
As notas de aula aqui apresentadas foram elaboradas a partir da referência bibliográfica listada abaixo:
1. KIM, N., SANKAR, B. V. Introdução à Análise e ao Projeto em Elementos
Finitos, Editora LTC.
Para um entendimento completo e/ou maiores detalhes do tema aqui abordado devem ser consultadas as referencias bibliográficas mencionadas acima.

1 Critérios de Falha
1.1 Introdução
A falha dos materiais de engenharia pode ser classificada basicamente em dúctil e frágil. A maioria dos metais é dúctil e sua falha se dá́ pelo escoamento.
Por isso, a resistência ao escoamento caracteriza sua falha. As cerâmicas e alguns polímeros são frágeis e eles se rompem ou se fraturam quando a tensão supera determinado valor máximo. O comportamento de sua tensão x deformação é linear até́ o ponto de falha, e eles falham abruptamente.
Os materiais falham por romper as suas ligações atômicas e a tensão exigida para separar os átomos é denominada de resistência teórica do material. Podese demonstrar que a resistência teórica é aproximadamente igual a E/3, onde E é o modulo de elasticidade longitudinal (modulo de Young) do material.
Entretanto, a maioria dos materiais falha com o valor de tensão de aproximadamente um centésimo ou mesmo um milésimo da resistência teórica.
Por exemplo, a resistência teórica do alumínio é de aproximadamente 22 GPa.
Entretanto, a resistência ao cisalhamento do alumínio é de aproximadamente
100 MPa que é 1/220 da sua resistência teórica.
Como ainda não é pratico projetar equipamentos e estruturas com base em modelos atômicos, ou seja, quantificar a resistência dos materiais em termos de sua estrutura e de suas propriedades atômicas adota teorias de ruptura fenomenológicas que estão baseadas em observações e testes.
O objetivo das teorias ou critérios de ruptura é estender os valores de resistência obtidos em ensaios