1. MAPA - MATERIAIS DE CONSTRUÇÃO MECÂNICA -
52/2023
CONTEXTUALIZAÇÃO
Durante a disciplina de Materiais de construção mecânica conhecemos diversos
materiais e vimos diversas possibilidades de aplicações para estes materiais, o que
nos possibilita identificar situações em que os materiais estudados são adequados ou
não, situações essas que podem envolver a resistência mecânica do material,
ductilidade, resistência à corrosão, entre outras.
Nesta atividade, você é o(a) engenheiro(a) responsável pela manutenção de uma
indústria e encontrará alguns cenários em que necessitará aplicar os conhecimentos
adquiridos nas disciplinas de ciência dos materiais e na disciplina de materiais de
construção mecânica.
Durante o seu turno de trabalho, houve uma falha em uma peça que suportava uma
carga de tração, e você será responsável por analisar qual o comportamento do
material que falhou e decidir as características de um material para substituí-lo. Como
você não tem conhecimento sobre qual material foi utilizado para produção da peça,
A S S E S S O R I A
A C A D Ê M I C A
A C A D Ê M I C A
(43) 99668 - 6495
(43) 98816 - 5388
2. você decide fazer um corpo de prova para ensaio de tração e então realiza o ensaio.
O gráfico que você obtém do material é o seguinte:
Figura 1 - Gráfico tensão x deformação
Fonte: o autor.
a) Fazendo uma análise do gráfico, esse material seria um material dúctil ou um
material frágil? Com relação à escolha de um material para substituir o material que
apresentou a falha, qual propriedade você julga que o novo material deve possuir
acima ou abaixo do material que falhou, para que esse material tenha uma maior
resistência à carga aplicada? Qual é o ponto representado pela letra C?
b) Devido à implantação de um novo setor, você como engenheiro será responsável
pela seleção de elementos de fixação para uma junção que deverá suportar uma
carga de tração de 8 ton. Sabendo que cada parafuso a ser utilizado possui um
diâmetro útil de 8,5mm de diâmetro, qual a quantidade de parafusos necessárias para
suportar a carga? Considere o limite de escoamento do material = 700MPa e utilize
um coeficiente de segurança de 3.
c) Durante uma manutenção preventiva, você notou que um eixo possuí uma trinca,
3. então você decidiu substituí-lo, no entanto, você não pode aumentar o diâmetro (6cm)
do eixo devido a limitações de espaço do local, mas deve utilizar um coeficiente de
segurança de 5. Seu primeiro passo para dimensionar o eixo foi observar a rotação
de trabalho do motor (120rpm) e a potência dele (60CV), dessa forma você conseguiu
encontrar o Torque do motor utilizando a fórmula:
Em que P é a potência do motor (em W), T é o torque (em N.m) e 𝜔 a rotação em
(rad/s)
Os fabricantes com que você solicitou orçamento garantem as seguintes
propriedades para tensão de cisalhamento no material, e você deve escolher entre
um destes:
Fonte: o autor.
Para este cálculo você deve utilizar a fórmula para cálculo da tensão máxima de
torção:
Em que T é o torque (em N.m), r é o raio (em m) e J é o momento de inércia polar
(em m4), que em círculos é calculado de acordo com a seguinte fórmula:
4. Lembrando que você deve utilizar um coeficiente de segurança de 5, neste caso este
fator deve ser considerado no torque do eixo (o torque considerado para o cálculo do
aço deverá ser 5 vezes maior que o torque encontrado através da fórmula P=T.𝜔).
Qual ou quais aços dentre os que o fabricante fornece são adequados para a
situação? Por quê?
d) Considerando que estes mesmos equipamentos estivessem sendo usado em
regiões litorâneas, você sugeriria alguma mudança na escolha do material?
