Livro Hibbeler - 7ª ed Resistencia Materiais (Livro)

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23.02.2019 Views

340 RESISTÊNCIA DOS MATERIAIS As seguintes etapas devem ser observadas para construir e usar o círculo de Mohr. Construção do círculo • Defina um sistema de coordenadas tal que a abscissa represente a tensão normal u como positiva para a direita ordenada represente a e a tensão de cisalhamento T como positiva para baixo (Figura 9.17a).* "Usando a convenção de sinal positivo para u ,u , T x x como mostra a Figura 9.17b, marque o centro do círculo C, que está localizado no eixo u a uma distância u méd ,; ( + u)/2 da origem (Figura 9.17a). • Marque o 'ponto de referência' A cujas coordenadas são A(u , T ). Esse ponto representa as componentes de tensão X .ty normal e de cisalhamento sobre a face vertical direita do elemento e, visto que o eixo x' coincide com o eixo x, isso representa O = 0° (Figura 9.17b ). • Ligue o ponto A ao centro C do círculo e determine CA por trigonometria. Essa distância representa o raio R círculo (Figura 9.17a). do " Uma vez determinado R, desenhe o círculo. Tensão principal "As tensões principais u1 e u2 (u1 :2: u2) são representadas pelos dois pontos B e Donde o círculo intercepta o eixo u, isto é, onde T =O (Figura 9.17a). "Essas tensões agem em planos definidos por ângulos OP1 e O 2 (Figura 9.17c). ângulos Elas são representadas no círculo por 20P1 (mostrado) e 20P2 (não mostrado) e são medids da linha de referência radial até as linhas CB e CD , respectivamente. • Usando trigonometria, somente um desses ângulos precisa ser calculado pelo círculo, já que OP1 e OP2 estão a 90° um do outro. Lembre-se de que a direção de rotação 20P no círculo (aqui, sentido anti-horário) representa a mesma direção de rotação OP do eixo de referência ( +x) até plano da tensão principal, ( +x') (Figura 9.17c).* Tensão de cisalhamento máxima no plano • As componentes tensão normal média e de tensão de cisalhamento máxima no plano são determinadas pelo círculo como as coordenadas do ponto E ou F (Figura 9.17a). • Nesse caso, os ângulos 0,1 e Osz dão a orientação dos planos que contêm essas componentes (Figura 9.17d). O ângulo 20,1 é mostrado na Figura 9.17a e pode ser determinado por trigonometria. Aqui, a rotação é em sentido horário e, portanto, 0,1 deve ser em sentido horário no elemento (Figura 9.17d).* Tensões em um plano arbitrário "As componentes de tensão normal e de tensão de cisalhamento u , x e Tx'y' que agem sobre um plano especifico definido pelo ângulo O (Figura 9.17e), podem ser obtidas pelo círculo usando trigonometria para determinar as coordenadas de ponto P (Figura 9.17a). • Para localizar P, o ângulo conhecido O para o plano (nesse caso, em sentido anti-horário) (Figura 9.17e ), deve ser medido no círculo na mesma direção 20 (sentido anti-horário ), da linha de referência radial CA até a linha radial CP(Figura 9.17a). * Agora, considere girar o eixo x ' de 90° no sentido anti-horário (Figura 9.16b ). Nesse caso, u x , = uY, T x ' y ' = -T xy· Esses valores são as coordenadas do ponto G(uY, -Tx) no círculo (Figura 9.16c). Por consequência, a linha radial CG está a 180° em sentido anti-horário em relação à 'linha de referência ' CA . Em outras palavras, uma rotação 8 do eixo x ' no elemento corresponderá a uma rotação 28 no círculo na mesma direção. * Uma vez definido, o círculo de Mohr pode ser usado para determinar as tensões principais, a tensão de cisalhamento máxima no plano e a tensão normal média ' Se, ao contrário, construíssemos o eixo r positivo para cima, então o ângulo 28 no círculo seria medido na direção oposta à orientação e do plano. associada, ou a tensão em qualquer plano arbitrário. O método para fazer isso é explicado no procedimento de análise a seguir. A carga axial P produz o estado de tensão no material como mostra a Figura 9.18a. Construa o círculo de Mohr para esse caso. SOLUÇÃO Construção do círculo. Pela Figura 9.18a, (T = (T (T =o T = 0 X y xy Os eixos u eu estão definidos na Figura 9.18b. O centro do círculo C encontra-se no eixo u em p

TRANSFORMAÇÃO DE TENSÃO 341 T (a) (b) frméd (c) (d) y' \ Ux + U y Uméd = 2 u+O 2 Pela face direita do elemento (Figura 9.18a), vemos que as coordenadas do ponto de referência para (} = 0° são A(u, 0). Por consequência, o raio do círculo CA é R = u/2 (Figura 9.18b). Tensões. Observe que as tensões principais estão nos pontosA e D. O elemento na Figura 9.18a representa esse estado de tensão principal. u 2 (e) Figura 9.17 A tensão de cisalhamento máxima no plano e a tensão normal média associada são identificadas no círculo como ponto E ou F (Figura 9.18b ). Em E temos u T !ro á Plano 2 u Uméd= 2 Por observação, o ângulo em sentido horário 2 e,1 = 90°. Portanto, e , 1 = 45o, de modo que o eixo x ' está orientado a 45° em sentido horário em relação ao eixo x (Figura 9.18c). Como E tem coordenadas positivas, então u méd e r máx no agem nas direções x' e y ' positivas, respectivamente. pi,no

TRANSFORMAÇÃO DE TENSÃO 341<br />

T<br />

(a)<br />

(b)<br />

frméd<br />

(c)<br />

(d)<br />

y'<br />

\<br />

Ux + U y<br />

Uméd =<br />

2<br />

u+O<br />

2<br />

Pela face direita do elemento (Figura 9.18a), vemos que<br />

as coordenadas do ponto de referência para (} = 0° são<br />

A(u, 0). Por consequência, o raio do círculo CA é R = u/2<br />

(Figura 9.18b).<br />

Tensões. Observe que as tensões principais estão nos pontosA<br />

e D.<br />

O elemento na Figura 9.18a representa esse estado de tensão<br />

principal.<br />

u<br />

2<br />

(e)<br />

Figura 9.17<br />

A tensão de cisalhamento máxima no plano e a tensão normal<br />

média associada são identificadas no círculo como ponto<br />

E ou F (Figura 9.18b ). Em E temos<br />

u<br />

T !ro á Plano 2<br />

u<br />

Uméd= 2<br />

Por observação, o ângulo em sentido horário 2 e,1 = 90°.<br />

Portanto, e , 1 = 45o, de modo que o eixo x ' está orientado a<br />

45° em sentido horário em relação ao eixo x (Figura 9.18c).<br />

Como E tem coordenadas positivas, então u méd e r máx no agem<br />

nas direções x' e y ' positivas, respectivamente.<br />

pi,no

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