Aula Prática Resistência dos materiais

Aula Prática Resistência dos Materiais

ROTEIRO DE AULA PRÁTICA
NOME DA DISCIPLINA: RESISTÊNCIA DOS MATERIAIS
Unidade: U1_INTRODUÇÃO AO ESTUDO DAS TENSÕES
Aula: A1_TRELIÇAS
OBJETIVOS
Definição dos objetivos da aula prática:
– Realizar cálculo de reação em estruturas para verificar as reações oferecidas pelos
apoios.
– Aplicar os conceitos teóricos de tensões de cisalhamento nas ligações de uma treliça,
utilizando um software de análise de resistência dos materiais.
SOLUÇÃO DIGITAL: MDSolids
O MDSolids é um software educativo para estudantes de Resistência de Materiais. É constituído
por um conjunto de módulos que compreendem os seguintes temas: comportamento de pilares e
vigas, flexão, torção, esforço axial, estruturas estaticamente indeterminadas, treliças,
propriedades de secções e círculo de Mohr.
O software pode ser acessado em: https://static-archives.git-pages.mst.edu/mdsolids/.
PROCEDIMENTOS PRÁTICOS E APLICAÇÕES
Procedimento/Atividade nº 1
CÁLCULO DE REAÇÃO E ANÁLISE ESTRUTURAL
Atividade proposta: Calcular as reações de apoio de uma viga bi-apoiada e analisar as forças
atuantes em uma estrutura treliçada sob aplicação de um carregamento P. Para isso, será
necessário realizar os cálculos primeiramente à mão e, depois, utilizar o software a fim de
conferência dos resultados.
1. Cálculo de reação de uma viga bi-apoiada
A viga bi-apoiada, apresentada na figura 1, está em equilíbrio estático. Dessa forma, apresente
as reações que os apoios A e B oferecem.
Figura 1 – Viga bi-apoiada sob esforços mecânicos
Público3
Fonte: elaborada pelo autor.
2. Análise das forças em estrutura treliçada submetida a um carregamento P
Na treliça, representada pela figura 2, um carregamento P é aplicado sobre ela. É dado que a =
2m; P = 40 kN e a barra 3 possui comprimento 2m. Apresente os valores das forças 1, 2, 3, 4 e 5
que atuam na treliça.
Figura 2 – Estrutura treliçada sob carregamento P
Fonte: https://goo.gl/rgwavZ, acessado em 21/10/2022.
Procedimentos para a realização da atividade:
O primeiro passo consiste em calcular as reações de apoio de uma viga bi-apoiada. Feito isso,
analisar as forças atuantes em uma estrutura treliçada sob aplicação de um carregamento P.
1. Cálculo de reação de uma viga bi-apoiada
Para realização dessa atividade, acesse o software Viga OnLine no link:
https://www.aprenderengenharia.com.br/viga-online. Agora, será necessário construir a
treliça no software com as informações dadas através da figura 1. Ao abrir o link, teremos a tela
inicial do software Viga Online conforme figura 3.
Público4
Figura 3 – Tela inicial do Software Viga Online
Fonte: Elaborada pelo autor.
Acrescentamos o comprimento total da viga e clicamos em “Adicionar apoio” 2 vezes, pois temos
2 apoios. Nesse momento, descrevemos a posição e o tipo de cada apoio: apoio A fixo (pino) no
início da viga (0m) e apoio B móvel (rolete) a 3m do início. A figura 4 apresenta esse processo.
Figura 4 – Informação dos apoios da estrutura
Fonte: Elaborada pelo autor.
Próximo passo consiste em acrescentar as cargas. Pela figura 1, temos 2 cargas variáveis
atuantes na viga. Assim, clicamos em “Adicionar carga” 2 vexes e preenchemos as informações.
Nesse caso, a carga 1 de 8kN é do tipo distribuída, iniciando em 0m com 0N até 3m com 8kN
(8000N). A carga 2 também é distribuída, iniciando em 3m com 8kN (8000N) até 6m com 4kN
(4000N). A figura 5 Apresenta esse processo.
Figura 5 – Aplicação das cargas
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Fonte: Elaborada pelo autor.
Feiro isso, desça a página e a viga está pronta (Figura 6)!
Figura 6 – Viga bi-apoiada sob esforços mecânicos
Fonte: Figura elaborada pelo autor.
Compare com a viga fornecida pelo exercício (figura 1) e se estiver ok, clique em “Resolver viga”.
O software fará os cálculos de reação e fornecerá os resultados (figura 7) e, ainda, trará
explicações de como desenvolver os cálculos. Por fim, faça os cálculos de forma manual,
aplicando os conceitos vistos em aula, e compare os resultados.
Figura 7 – Cálculo de reação
Fonte: Figura elaborada pelo autor.
Público6
2. Análise das forças em estrutura treliçada submetida a um carregamento P
Para a realização desta atividade, primeiramente deve-se abrir o software MDSolids. Em seguida
clicar no quadrado Trusses na aba MDSolids Modules, conforme figura 8.
Figura 8 – Tela inicial do software MDSolids.
Fonte: Elaborado pelo autor.
Dentro do módulo de treliça, acione o botão New Truss e defina os espaçamentos de referência
para inserção da treliça, para esta atividade insira espaçamento de 2m na horizontal e 2m na
vertical, conforme figura 9.
Figura 9 – Interface de inserção dos dados da treliça.
Fonte: Elaborado pelo autor.
Público7
Agora com o item Create acionado, crie as barras (member), os apoios (supports) e por último os
carregamentos (loads) de acordo com o enunciado, conforme figura 10.
Figura 10 – Interface do módulo de treliça.
Fonte: Elaborado pelo autor.
Após inseridos todos os dados, acione o botão compute para determinar os resultados dos
esforços, conforme figura 11. Por fim, faça os cálculos de forma manual, aplicando os conceitos
vistos em aula, e compare os resultados.
Figura 11 – Resultados dos esforços da treliça.
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Fonte: Elaborado pelo autor.
Avaliando os resultados:
1. Faça o cálculo de reação para a estrutura bi-apoiada apresentada na Figura 1 e encontre as
reações que os apoios A e B oferecem para manterem a estrutura e equilíbrio. Compare os valor
com os obtidos através do software. São iguais?
2. Calcule os valores para as forças 1, 2, 3, 4 e 5 que atuam nas barras da treliça apresentada
pela Figura 2. Compare os valor com os obtidos através do software. São iguais?
Checklist:
Parte 1
✓ Abrir o Viga Online;
✓ Construir a viga segundo as informações fornecidas;
✓ Clicar em Resolver Viga para obter os resultados.
Parte 2
✓ Abrir o software MDSolids;
✓ Acionar o botão Trusses na aba MDSolids Modules;
✓ Acionar o botão New Truss;
✓ Inserir as barras (member), os apoios (supports) e por último os carregamentos (loads).
✓ Acionar o botão compute para obter os resultados.
✓ Avaliar os resultados.
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RESULTADOS
Resultados do experimento:
Ao final dessa aula prática, você deverá enviar um arquivo em word contendo as informações
obtidas no experimento, os cálculos realizados, em conjunto com um texto conclusivo a respeito
das informações obtidas e as referências bibliográficas ABNT, quando houver. O arquivo não
pode exceder o tamanho de 2Mb.
Resultados de Aprendizagem:
Como resultados dessa prática será possível compreender como realizar o cálculo de reação em
estrutas isostáticas, do tipo viga e treliça, encontrando as reações que os apoios oferecem para
mater a estrutura em equilíbrio e as demais inforações necessárias para análise estrutural.
Público
RESISTÊNCIA
DOS MATERIAIS
Roteiro
Aula Prática
Público2
ROTEIRO DE AULA PRÁTICA
NOME DA DISCIPLINA: RESISTÊNCIA DOS MATERIAIS
Unidade: U2_CONCEITOS DE TENSÃO E DEFORMAÇÃO
Aula: A3_COMPORTAMENTO DOS MATERIAIS
OBJETIVOS
Definição dos objetivos da aula prática:
– Aplicar os conceitos teóricos de comportamento dos materiais utilizando um software de
análise de resistência dos materiais.
SOLUÇÃO DIGITAL: MDSolids
O MDSolids é um software educativo para estudantes de Resistência de Materiais. É constituído
por um conjunto de módulos que compreendem os seguintes temas: comportamento de pilares e
vigas, flexão, torção, esforço axial, estruturas estaticamente indeterminadas, treliças,
propriedades de secções e círculo de Mohr.
O software pode ser acessado em: https://static-archives.git-pages.mst.edu/mdsolids/.
PROCEDIMENTOS PRÁTICOS E APLICAÇÕES
Procedimento/Atividade nº 1
DEFORMAÇÃO ESPECÍFICA DE UM ELEMENTO ESTRUTURAL
Atividade proposta: Determinar a deformação na barra para o carregamento apresentado na
figura 1, sabendo que o segmento AC apresenta E = 250GPa e o segmento CD apresenta E =
200GPa. Realize os cálculos primeiramente à mão e utilize o software a fim de conferência dos
resultados.
Figura 1 – Desenho esquemático de uma barra com carregamento axial
Fonte: Beer et al. (2015, p. 63)
Público3
Procedimentos para a realização da atividade:
Para a realização desta atividade, primeiramente deve-se abrir o software MDSolids. Em seguida
clicar no quadrado Problem Library na aba MDSolids Modules, conforme figura 2.
Figura 2 – Tela inicial do software MDSolids.
Fonte: Elaborado pelo autor.
Dentro deste módulo, para abrir o exercício dentro do software, observe a lista ao lado esquerdo
da figura 3 e abra os links conforme a seguinte ordem: Axial Deformation > Segmented axial
members > Horizontal axial members > Rod áreas specified.
Figura 3 – Interface de apresentação do módulo Problem Library.
Público4
Fonte: Elaborado pelo autor.
Realizando os passos indicados, irá aparecer um elemento estrutural conforme a figura 4.
Figura 4 – Interface de inserção de dados para resolução do exercício.
Fonte: Elaborado pelo autor.
Agora, será necessário ajustar as unidades na coluna da direita, e preencher as informações do
enunciado nas células amarelas. Este passo, irá ficar conforme a imagem descrita pela figura 5.
Figura 5 – Apresentação dos dados e unidades ajustadas no programa.
Público5
Fonte: Elaborado pelo autor.
Após preenchido todos os dados corretamente, devemos calcular as deformações (Elongations)
apertando o botão Compute. O programa irá apresentar as deformações na Elongations para
cada segmento da barra. Será informado também o total do elemento estrutural. E ainda, são
apresentados os resultados das forças (Force) e tensão (Stress) nas três primeiras colunas para
cada segmento, conforme apresentado na figura 6.
Figura 6 – Apresentação dos resultados de deformação.
Fonte: Elaborado pelo autor.
Avaliando os resultados:
1. Qual a deformação na barra devido ao carregamento aplicado?
2. Os dados obtidos através do software e dos cálculos à mão foram os mesmos? Houve
divergência? Qual motivo?
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Checklist:
✓ Abrir o software MDSolids;
✓ Acionar o botão Problem Library na aba MDSolids Modules;
✓ Abrir o link do exercício seguindo os seguintes passos: Axial Deformation > Segmented
axial members > Horizontal axial members > Rod áreas specified;
✓ Ajustar as unidades na coluna da direita, e preencher as informações do enunciado nas
células amarelas.
✓ Acionar o botão compute para obter os resultados.
✓ Avaliar os resultados.
RESULTADOS
Resultados do experimento:
Ao final dessa aula prática, você deverá enviar um arquivo em word contendo as informações
obtidas no experimento, os cálculos realizados, em conjunto com um texto conclusivo a respeito
das informações obtidas e as referências bibliográficas ABNT, quando houver. O arquivo não
pode exceder o tamanho de 2Mb.
Resultados de Aprendizagem:
Como resultados dessa prática será possível analisar o comprotamento de um material segundo
a aplicação de esforços axiais.
Público
RESISTÊNCIA
DOS MATERIAIS
Roteiro
Aula Prática
Público2
ROTEIRO DE AULA PRÁTICA
NOME DA DISCIPLINA: RESISTÊNCIA DOS MATERIAIS
Unidade: U3_ESTUDO_DAS_RELAÇÕES_TENSÃO-DEFORMAÇÃO
Aula: A3_ESTADO_PLANO_DE_TENSÕES
OBJETIVOS
Definição dos objetivos da aula prática:
– Aplicar os conceitos teóricos de estado plano de tensões utilizando um software de
análise de resistência dos materiais.
SOLUÇÃO DIGITAL: MDSolids
O MDSolids é um software educativo para estudantes de Resistência de Materiais. É constituído
por um conjunto de módulos que compreendem os seguintes temas: comportamento de pilares e
vigas, flexão, torção, esforço axial, estruturas estaticamente indeterminadas, treliças,
propriedades de secções e círculo de Mohr.
O software pode ser acessado em: https://static-archives.git-pages.mst.edu/mdsolids/.
PROCEDIMENTOS PRÁTICOS E APLICAÇÕES
Procedimento/Atividade nº 1
TENSÕES PRINCIPAIS PARA O ESTADO DE TENSÃO
Atividade proposta: Determine as tensões principais para o estado de tensão apresentado na
Figura 1 e obtenha o círculo de Mohr. Realize os cálculos primeiramente à mão e utilize o software
a fim de conferência dos resultados.
Figura 1 – Estado de Tensão
Público3
Fonte: Beer et al. (2015, p. 462).
Procedimentos para a realização da atividade:
Para a realização desta atividade, primeiramente deve-se abrir o software MDSolids. Em seguida
clicar no quadrado Mohr’s Circle na aba MDSolids Modules, conforme Figura 2.
Figura 2– Tela inicial do software MDSolids.
Fonte: Elaborado pelo autor.
Público4
Dentro do módulo do círculo de Mohr, o programa irá apresentar uma tela para ser inseridos os
valores das tensões, conforme figura 3.
Figura 3 – Interface de inserção dos dados do estado de tensão.
Fonte: Elaborado pelo autor.
Insira os valores das tensões normais e de cisalhamento com o sentido correto. Ajuste a unidade
conforme os dados fornecidos no enunciado da atividade. Em seguida, acione o botão Compute
e depois o Details.
O programa irá apresentar os resultados das tensões principais, a tensão de cisalhamento
máxima e os ângulos dos planos de tensão (Normal stress, shear stress, principal stress
orientation). Todas essas informações são apresentadas no círculo de Mohr a esquerda da figura
e nos planos de tensões desenhado a direita da figura 4.
Figura 4 – Apresentação dos resultados.
Público5
Fonte: Elaborado pelo autor.
Avaliando os resultados:
1. Quais as tensões principais para o estado plano de tensão apresentado pela figura 1? Os
resultados obtidos pelo software são os mesmo que os obtidos pelo cálculo à mão?
2. Apresente o círculo de Mohr para o estado plano de tensão em estudo.
Checklist:
✓ Abrir o software MDSolids;
✓ Acionar o botão Mohr’s Circle na aba MDSolids Modules;
✓ Inserir os valores das tensões normais e de cisalhamento com o sentido correto;
✓ Ajustar a unidade conforme o enunciado;
✓ Acionar o botão compute e details para obter os resultados;
✓ Avaliar os resultados.
RESULTADOS
Resultados do experimento:
Ao final dessa aula prática, você deverá enviar um arquivo em word contendo as informações
obtidas no experimento, os cálculos realizados, em conjunto com um texto conclusivo a respeito
das informações obtidas e as referências bibliográficas ABNT, quando houver. O arquivo não
pode exceder o tamanho de 2Mb.
Público6
Resultados de Aprendizagem:
Como resultados dessa prática será possível analisar as tensões principais de um estado plano
de tensões, construir e analisar o círculo de Mohr.
Público
RESISTÊNCIA
DOS MATERIAIS
Roteiro
Aula Prática
Público2
ROTEIRO DE AULA PRÁTICA
NOME DA DISCIPLINA: RESISTÊNCIA DOS MATERIAIS
Unidade: U4_ESTUDO DE TORÇÃO NO REGIME ELÁSTICO
Aula: A1_TENSÕES NO REGIME ELÁSTICO
OBJETIVOS
Definição dos objetivos da aula prática:
– Aplicar os conceitos teóricos de torção no regime elástico utilizando um software de
análise de resistência dos materiais.
SOLUÇÃO DIGITAL: MDSolids
O MDSolids é um software educativo para estudantes de Resistência de Materiais. É constituído
por um conjunto de módulos que compreendem os seguintes temas: comportamento de pilares e
vigas, flexão, torção, esforço axial, estruturas estaticamente indeterminadas, treliças,
propriedades de secções e círculo de Mohr.
O software pode ser acessado em: https://static-archives.git-pages.mst.edu/mdsolids/.
PROCEDIMENTOS PRÁTICOS E APLICAÇÕES
Procedimento/Atividade nº 1
TORQUE E CISALHAMENTO EM UM TUBO
Atividade proposta: A Figura 1 apresenta as dimensões de um tubo sob esforço de um torque
T. Determine o torque aplicado sabendo que a tensão de cisalhamento é de 120MPa. Realize os
cálculos primeiramente à mão, e utilize o software a fim de conferência dos resultados.
Figura 1 – Torque aplicado à extremidade de um tubo
Fonte: Beer et al. (2015, p. 144).
Público3
Procedimentos para a realização da atividade:
Para a realização desta atividade, primeiramente deve-se abrir o software MDSolids. Em seguida
clicar no quadrado Torsion na aba MDSolids Modules, conforme figura 2.
Figura 2 – Tela inicial do software MDSolids.
Fonte: Elaborado pelo autor.
Para esta atividade, a tela que abrir já será a que realizaremos os cálculos (figura 3).
Figura 3 – Torção em barras vazadas
Público4
Fonte: Elaborado pelo autor.
Nas colunas a direita, ajuste as unidades, selecione as opções que serão inseridos os valores e
descreva as informações do enunciado, conforme apresentado na figura 4.
Figura 4 – Apresentação dos dados e unidades ajustadas no programa.
Público5
Fonte: Elaborado pelo autor.
Em seguida, acione o botão compute e obtenha os resultados, conforme a figura 5.
Figura 5 – Apresentação dos resultados
Fonte: Elaborado pelo autor.
Público6
Avaliando os resultados:
1. Qual o valor obtido para o torque T?
2. Os dados calculados foram os mesmos obtidos através do software?
Checklist:
✓ Abrir o software MDSolids;
✓ Acionar o botão Torsion na aba MDSolids Modules;
✓ Ajustar as unidades na coluna da direita, e preencher as informações do enunciado.
✓ Acionar o botão compute para obter os resultados;
✓ Avaliar os resultados.
RESULTADOS
Resultados do experimento:
Ao final dessa aula prática, você deverá enviar um arquivo em word contendo as informações
obtidas no experimento, os cálculos realizados, em conjunto com um texto conclusivo a respeito
das informações obtidas e as referências bibliográficas ABNT, quando houver. O arquivo não
pode exceder o tamanho de 2Mb.
Resultados de Aprendizagem:
Como resultados dessa prática será possível analisar tensão de cisalhamento e o torque atiante
em eixos circulares vazados.