Mecânico de Aeronaves: RESISTÊNCIA DOS MATERIAIS

Generalidade

A Resistência dos Materiais (R.M.) é uma das mais significativas e necessárias disciplinas na formação do técnico de manutenção. Veremos nesta apostila um estudo elementar das DEFORMAÇÕES e TENSÕES e do COMPORTAMENTO ELÁSTICO das peças de máquinas, quando postas sob ação das forças exteriores.

A matéria, objeto de nosso estudo, constitui a base para a análise, o julgamento e a solução dos seguintes problemas:

Dadas as forças exteriores (cargas), que atuam sobre uma peça e suas dimensões, calcular os esforços internos (tensões) que estas forças desenvolvem e as deformações que produzem;
Conhecidas as forças exteriores (cargas) e as tensões admissíveis do material, calcular as dimensões da peça;
Determinar as formas mais convenientes a dar às peças, tanto em suas seções transversais como longitudinais, para que possam suportar com segurança os esforços que devam transmitir ou receber, sem no entanto apresentarem uma deformação excessiva;
Escolher os materiais convenientes para suportarem as tensões e deformações previamente estabelecidas.

ELEMENTOS BÁSICOS DE RESISTÊNCIA DOS MATERIAIS

No estudo e cálculo de qualquer problema de R.M. três fatores estão sempre presentes. São eles

A carga aplicada sobre a peça.
As TENSÕES e DEFORMAÇÕES produzidas no interior e exterior da peça, por efeito da carga.
O MATERIAL usado na fabricação da peça.

Estes fatores estão relacionados entre si, em qualquer fórmula, dependendo do tipo e forma de aplicação da carga, do formato da peça e do tipo de material usado na sua construção.

Definição de CARGA ou FORÇA

A especificação CARGA, não representa nenhuma diferença fundamental com a de FORÇA em relação e seus efeitos.

Carga é uma FORÇA externa aplicada numa peça ou estrutura.

As cargas ou forças externas aplicadas a um corpo elástico tendem a deformá-lo. É, então, uma característica das cargas aplicadas, deformar o corpo ou peça sobre a qual estão aplicadas.

Os dados a respeito das cargas não serão completos se não definirem:

As formas de solicitações produzidas pelas cargas (forças).
A classificação das cargas (tipos de cargas).
A unidade de medida das cargas.

Formas de solicitações

Os corpos em geral e as peças de máquinas em especial são solicitados pelas forças externas (cargas) que agem sobre eles, reagindo de maneira distinta, segundo o número e a forma de atuar de tais forças.

Definimos como SOLICITAÇÕES, a forma como reagem peças sob a ação das forças.

Isto significa que as solicitações podem produzir-se de diferentes modos, em qualquer corpo ou peça, ou seja, que sua presença das forças não tem sempre as mesmas características, dando lugar a diversas formas de solicitações.

Esta diferenciação tem origem nas particularidades que caracterizam as peças e as forças.

Dependem da natureza dos materiais, da posição e colocação dos corpos ou peças resistentes. Em relação às forças, dependem da sua intensidade, direção, sentido, ponto de aplicação e número.

As solicitações (estáticas) podem ser classificadas em:

SIMPLES: TRAÇÃO; COMPRESSÃO; CISALHAMENTO (CORTE); FLEXÃO; TORÇÃO.

COMPOSTAS: Combinação de duas ou mais solicitações SIMPLES

SOLICITAÇÕES SIMPLES

TRAÇÃO: Uma peça sujeita a cargas paralelas ou coincidentes com o eixo longitudinal) estará sujeita a tração, quando o sentido da carga estiver dirigido desde a parte média da peça para os extremos ou desde um extremo para o exterior. Teoricamente as fibras se distendem. A peça aumenta de comprimento, diminuindo a área da sua seção transversal. (Ver fíg. 2 e 3)

COMPRESSÃO: Uma peca. apoiada por sua base, com uma carga P aplicada em sua parte superior, paralela ao eixo vertical e dirigida para baixo, estará sujeita a uma solicitação de compressão. Teoricamente as fibras se comprimem. A peca diminui de comprimento, aumentando a área da sua seção transversal, (Ver fíg. 4 e 5)

CISALHAMENTO ou CORTE: Uma peca sujeita a uma solicitação de cisalhamento (ou corte), quando apoiada em todo o seu comprimento ou parte, recebe uma carga concentrada P, perpendicular ou inclinada em relação à superfície de apoio da peça, tendendo a cortá-la. (Ver fig. 6 e 7)

FLEXÃO: Uma peça (que chamaremos de viga), presa por um ou dois de seus extremos e recebendo cargas verticais em relação ao seu eixo longitudinal, terá tendência a curvar-se ou flexionar, o que teoricamente sigifica que as seções transversais, anteriormente paralelas, separam-se em sua parte superior e aproximam-se na parte inferior (no caso da peça presa por apenas um dos extremos). (Ver fig. 8 e 9)

TORÇÃO: Uma peça sobre a qual estão aplicados momentos ou forças tangenciais sofrerá um deslocamento das duas seções transversais, uma sobre as outras, ao redor do seu eixo longitudinal. Este deslocamento será tanto maior quanto maior for a distância da seção onde estão aplicadas as forças em relação ao ponto de apoio ou fixação da peça (braço de alavanca).

SOLICITAÇÕES COMPOSTAS

As cinco solicitações anteriores são consideradas como solicitações clássicas. Podem combinar-se duas ou mais formando as SOLICITAÇÕES COMPOSTAS ou SOLICITAÇÕES COMBINADAS. (Ver fig. 12, 13 e 14)