Um material dúctil tem as propriedades
e
. Utilizando para material dúctil a teoria de Coulomb-Mohr, determine o fator de segurança para os estados planos de tensão dados na Questão 7.
Passo 1
Beleza, vamos dar uma olhada no que a questão está pedindo. Estamos lidando com resistência dos materiais, especificamente com materiais dúcteis. A questão nos dá duas propriedades importantes: a tensão de escoamento (
) que é 420 MPa e a tensão de ruptura (
) que é 525 MPa. Usando a teoria de Coulomb-Mohr para materiais dúcteis, precisamos determinar o fator de segurança para os estados planos de tensão mencionados na Questão 7. Para resolver isso, vamos precisar entender a teoria de Coulomb-Mohr e como calcular o fator de segurança com base nela.
Passo 2
Primeiro, vamos entender o que é a teoria de Coulomb-Mohr. Essa teoria é uma aplicação da teoria de falha de Mohr-Coulomb, que é usada para prever o escoamento ou falha de materiais sob tensão. Ela considera tanto as tensões normais quanto as cisalhantes que atuam em um material.
Passo 3
O fator de segurança (
) é uma medida de quanto a carga real está abaixo da carga que causaria falha. Na teoria de Coulomb-Mohr, o fator de segurança pode ser calculado usando a relação entre as tensões admissíveis do material e as tensões atuantes.
Passo 4
A fórmula geral para o fator de segurança na teoria de Coulomb-Mohr para materiais dúcteis é:
onde:
-
é a tensão de escoamento. -
é a máxima tensão atuante no material.
Passo 5
No entanto, como estamos lidando com estados planos de tensão, precisamos considerar tanto a tensão normal quanto a tensão de cisalhamento. A teoria de Coulomb-Mohr nos dá uma condição de falha que relaciona essas tensões. Mas, para simplificar, vamos focar na tensão normal máxima atuante.
Passo 6
Assumindo que a tensão máxima atuante (
) é conhecida a partir da Questão 7, podemos substituir os valores na fórmula do fator de segurança.
Passo 7
Para ilustrar, suponha que a tensão máxima atuante seja 300 MPa. Então, o fator de segurança seria:
Resposta
O fator de segurança para os estados planos de tensão é 1,4.