AVALIAÇÃO NUMÉRICA DE FATORES DE CONCENTRAÇÃO DE TENSÕES EM ENTALHES SEMI-CIRCULARES

  • Julia Py Braga Teixeira
  • Eduardo Atem de Carvalho
  • Leonardo Rozalino Souza
  • Carlan Ribeiro Rodrigues
Palavras-chave: Fator de Concentração de Tensões, Entalhes Circulares, Método de Elementos Finitos

Resumo

O entalhe gerado tem a forma de um semicírculo, que é similar ao gerado pela ferramenta de corte. Foram simulados entalhes b/a = 1.00, 1.28, 1.50, 1.73, 2.00, 2.24, 3.00, 4.00, 5.00 para cada profundidade a/H do entalhe. Esta razões a/H foram variadas assim: 0.2, 0.3, 0.4 e 0.5. Desta forma foram analisados 36 casos diferentes, onde a tensão máxima localizada na raiz do entalhe foi determinada pelo método numérico e depois se calculou o Fator de Concentração de Tensões (Kt). Simulou-se uma barra de 50 x 10 mm, feita de material puramente elástico e isotrópico, com propriedades E = 200 GPa e v = 0.29, submetida à flexão pura, dividida em 6 regiões. As regiões foram sucessivamente refinadas até que as diferença entre o valor da tensão máxima no ponto de interesse fosse menor do que 0.02% entre a última e a anterior. Em todas as simulações foi usado elemento 2D Sólido, com 9 nós por elemento e submetido a estado plano de deformações. O carregamento externo simula um ensaio de flexão em 4 pontos e conta com condições de contorno que permitem a rotação livre nas extremidades e a translação na direção y. Valores na literatura foram comparados com os determinados pelo MEF, como forma de avaliar a acuidade do modelo empregado na simulação dos casos estudados. Para b/a = 1.00 a diferença foi de 1%, para b/a = 1.28 a diferença foi de 0.73% e para a/b = 1.50 diferença igual a -1.25%. A Linha Neutra foi deslocada de sua posição central para posições cada vez mais próximas do entalhe, conforme Kt aumentava. Todos os campos de tensão Sx e Sy foram adequadamente descritos por polinômios de 4ª. ordem. Polinômios de 4º grau descreveram o comportamento do Ktn. A linha neutra se deslocou do centróide para uma nova posição mais próxima do entalhe. A partir de interpolações de tensões e deformações, foi possível obter polinônimos para todos casos. Os resultados obtidos concordam bem com a literatura.
Publicado
02-04-2013