Relatório de Elementos Finitos, Concentrações de tensões e Critérios de Falha

UNIVERSIDADE FEDERAL DE SANTA CATARINA – UFSC
CENTRO TECNOLÓGICO – CTC
DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA MECÂNICA

Mecânica dos Sólidos B
Relatório de Elementos Finitos, Concentrações de tensões e Critérios de Falha

Professor: Eduardo Fancello
Aluna: Fabíola da Silva Rosa

Florianópolis, 22 de Fevereiro de 2013

Problematização:
A Figura 1 representa uma peça submetida aos sistemas de carga, apoio na fundação e dimensões indicados. Esta está construída em aço SAE 4340 com acabamento superficial usinado e as seguintes propriedades e condições de contorno: σE = 860 MPa σR = 1270 MPa
E = 200 GPa

q fadiga = 0,95 q estático = 0,88

Kt flexão = 1,15

Seção

Kt axial = 1,25

transversal: h=7 b=3

Condições de contorno: u1x = 0, u1y = 0, u3x = 0, u3y = 0. Os demais graus de liberdade estão livres.
A partir disso, solicita-se:
a) Calcular o máximo valor da carga estática FE que pode ser aplicada no sistema considerando satisfação de critério de ruptura e de colapso plástico simultaneamente. Considere um fator de segurança FS = 1,5.
b) Calcular o máximo valor da carga cíclica FC que pode ser aplicada no sistema considerando necessidade de atuar 8E4 ciclos. Use um fator de segurança FS = 1,5.

Figura 1. Peça a ser estudada
Solução:
Para a resolução da questão a e b se faz necessário inicialmente, calcular os esforços nos elementos da peça em função das cargas que a peça está submetida. Para isso, utilizaremos o método de Elementos
Finitos apresentado a seguir.
Elementos Finitos:

Para auxiliar a construção das matrizes, são apresentadas as seguintes tabelas informativas a respeito da peça: Tabela de coordenadas
Nó

x (mm)

y (mm)

1

125

0

2

0

0

3

95

130

4

45

170

Tabela de propriedades
Elemento

E

A (mm²)

I (mm4)

1

200GPa

21

85,75

2

200GPa

21

85,75

3

200GPa

21

85,75

Tabela de conectividade
Elemento

Nó 1

Nó 2

1

2

1

2

2