ATIVIDADES PRÁTICAS SUPERVISIONADAS Engenharia Mecânica 6ª Série Resistência dos Materiais II

ATIVIDADES PRÁTICAS SUPERVISIONADAS Engenharia Mecânica 6ª Série Resistência dos Materiais II A atividade prática supervisionada (ATPS) é um procedimento metodológico de ensino-aprendizagem desenvolvido por meio de um conjunto de etapas programadas e supervisionadas e que tem por objetivos:
Favorecer a aprendizagem.
Estimular a corresponsabilidade do aluno pelo aprendizado eficiente e eficaz.
Promover o estudo, a convivência e o trabalho em grupo.
Desenvolver os estudos independentes, sistemáticos e o autoaprendizado.
Oferecer diferentes ambientes de aprendizagem.
Auxiliar no desenvolvimento das competências requeridas pelas Diretrizes Curriculares Nacionais dos Cursos de Graduação.
Promover a aplicação da teoria e conceitos para a solução de problemas práticos relativos à profissão.
Direcionar o estudante para a busca do raciocínio crítico e a emancipação intelectual. Para atingir estes objetivos a ATPS propõe um desafio e indica os passos a serem percorridos ao longo do semestre para a sua solução. A sua participação nesta proposta é essencial para que adquira as competências e habilidades requeridas na sua atuação profissional. Aproveite esta oportunidade de estudar e aprender com desafios da vida profissional.

AUTORIA: Ismael Freire Bastos Centro Universitário de Santo André

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COMPETÊNCIAS E HABILIDADES Ao concluir as etapas propostas neste desafio, você terá desenvolvido as competências e habilidades que constam, nas Diretrizes Curriculares Nacionais, descritas a seguir.





Identificar, formular e resolver problemas de Engenharia. Desenvolver e/ou utilizar novas ferramentas e técnicas. Comunicar-se eficientemente nas formas escrita, oral e gráfica. Atuar em equipes multidisciplinares.

Produção Acadêmica •

Relatórios parciais, com os resultados das pesquisas realizadas nas Etapas.

Participação Esta atividade será, em parte, desenvolvida individualmente pelo aluno e, em parte, pelo grupo. Para tanto, os alunos deverão: • organizar-se, previamente, em equipes de 4 a 6. participantes; • entregar seus nomes, RAs e e-mails ao professor da disciplina e • observar, no decorrer das etapas, as indicações: Aluno e Equipe.

Padronização O material escrito solicitado nesta atividade deve ser produzido de acordo com as normas da ABNT1, com o seguinte padrão: • em papel branco, formato A4; • com margens esquerda e superior de 3cm, direita e inferior de 2cm; • fonte Times New Roman tamanho 12, cor preta; • espaçamento de 1,5 entre linhas; • se houver citações com mais de três linhas, devem ser em fonte tamanho 10, com um recuo de 4cm da margem esquerda e espaçamento simples entre linhas; • com capa, contendo: • nome de sua Unidade de Ensino, Curso e Disciplina; • nome e RA de cada participante; • título da atividade; • nome do professor da disciplina; • cidade e data da entrega, apresentação ou publicação.

DESAFIO O desafio deste ATPS terá como objetivo integrar o aluno na área de Resistência dos Materiais, que serão desenvolvidas durante o semestre letivo. Serão aplicados nas etapas as seguir os conceitos de análise de tensão, critérios de falha, deformação em vigas, flambagem e métodos de energia, os quais são as bases de uma boa compreensão para projetos e fabricação de estruturas metálicas.

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Consulte o Manual para Elaboração de Trabalhos Acadêmicos. Unianhanguera. Disponível em: . Ismael Freire Bastos

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Na seqüência serão utilizados os conceitos de trabalho de deformação para embasar e solidificar os conhecimentos adquiridos pelo aluno através da aplicação prática dos tópicos iniciais da disciplina Resistência dos Materiais II.

Objetivo do desafio O desafio será elaborar um Estudo sobre os Esforços aplicados as Estruturas em Sistemas Mecânicos. Os alunos devem produzir um relatório descrevendo o comportamento das estruturas a partir das análises feitas em cada etapa, compilando todos os resultados das mesmas, utilizando a norma ABNT para a formatação.

ETAPA 1 (tempo para realização: 3 horas)
Aula-tema: Análise das tensões e deformações. Esta atividade é importante para que o grupo obtenha o conhecimento necessário para o cálculo de tensões e deformações. Para realizá-la, cada componente do grupo deve apresentar um relatório detalhado de cada passo descrito a seguir.

PASSOS Passo 1 (Aluno) Esquematizar as tensões atuantes no plano (EPT). Passo 2 (Aluno) Esquematizar as tensões nas faces triangulares para posterior análise.

Passo 3 (Equipe) Aplicar o somatório de forças nas direções de interesse. Passo 4 (Equipe) Aplicar as equações do estado plano de tensões (EPT). Para o estado de tensões dado, determinar as tensões, normal e de cisalhamento, exercidas sobre a face oblíqua do triângulo sombreado do elemento. Usar o método de análise baseado nas equações de equilíbrio desse elemento. Representar graficamente o triângulo de forças e as tensões finais do elemento.

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ETAPA 2 (tempo para realização: 3 horas)
Aula-tema: Estado mais geral de tensões. Aplicação do círculo de Mohr à análise tridimensional de tensões. Esta atividade é importante para que o grupo obtenha o conhecimento necessário para a aplicação do círculo de Mohr. Para realizá-la, é importante seguir os passos descritos.

PASSOS Passo 1 (Aluno) Aplicação das fórmulas para obtenção dos planos e tensões principais. Passo 2 (Aluno) Aplicação da fórmula para obtenção da tensão máxima de cisalhamento. Passo 3 (Equipe) Esquematização das tensões principais, média e de máximo cisalhamento no plano. Passo 4 (Equipe) Obtenção das tensões principais, média e de máximo cisalhamento aplicando o círculo de Mohr. Para o estado de tensões dado, determinar (a) os estados planos principais; (b) as tensões principais; (c) representar graficamente o círculo de Mohr e as tensões do elemento.

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ETAPA 3 (tempo para realização: 2 horas)
Aula-tema: Critérios de ruptura para materiais dúcteis e frágeis em estado plano de tensões. Esta atividade é importante para que o grupo obtenha o conhecimento necessário para a aplicação do círculo de Mohr. Para realizá-la, é importante seguir os passos descritos.

PASSOS Passo 1 (Equipe) Avaliar as tensões atuantes no plano. Passo 2 (Equipe) Construir o círculo de Mohr. Passo 3 (Equipe) Calcular as tensões principais. Passo 4 (Equipe) Aplicar as equações do critério da máxima tensão de cisalhamento e da máxima energia de distorção. O estado plano de tensões ocorre em um ponto crítico de um componente de máquina feito de aço. Uma série de ensaios de tração mostrou que a tensão de escoamento é σe = 260 MPa, para o tipo de aço usado. Para a figura a seguir determinar o coeficiente de segurança

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em relação ao escoamento, usando (a) o critério de máxima tensão de cisalhamento (b) o critério de máxima energia de distorção.

ETAPA 4 (tempo para realização: 2 horas)
Aula-tema: Diagramas de esforços internos solicitantes (DEIS). Força Cortante (Q) e Momento Fletor (M). Projeto de vigas e eixos de transmissão. Esta atividade é importante para a aplicação dos diagramas para posterior análise das estruturas utilizando funções singulares para determinar a força cortante e o momento fletor de uma viga. Para realizá-la, é importante seguir os passos descritos.

PASSOS Passo 1 (Equipe) Desenhar a estrutura de maneira que se possa analisar cada trecho da mesma. Passo 2 (Equipe) Traçar as linhas horizontais em que se desenharão as curvas necessárias para análise. Passo 3 (Equipe) Calcular cada trecho da estrutura dividindo-a em seções. Passo 4 (Equipe) Desenvolver as equações das cortantes e dos momentos fletores da viga. Uma viga biapoiada com balanço AB suporta uma carga uniformemente distribuída de 50 kN/m e uma carga concentrada de 120 kN em C. Sabendo-se que para o aço usado σadm =

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165 MPa e τadm = 100 MPa, selecionar o perfil de abas largas a ser usado. Observação: Consultar a tabela de perfis da literatura adotada.

ETAPA 5 (tempo para realização: 3 horas)
Aula-tema: Deflexão das vigas por integração. Esta atividade é importante para que o grupo desenvolva o conhecimento adquirido na disciplina de cálculo integral e diferencial. Para realizá-la, é importante seguir os passos descritos.

PASSOS

Passo 1 (Equipe) Desenhar a estrutura de maneira que se possa analisar cada trecho da mesma. Passo 2 (Equipe) Traçar as linhas horizontais e verticais em que se desenharão as curvas necessárias para análise e calcular cada trecho da estrutura dividindo-a em seções. Passo 3 (Equipe) Aplicar o método das seções. Aplicar as condições de contorno de integração. Passo 4 (Equipe) Desenvolver as equações da linha elástica e da rotação. Desenhar a curva da linha elástica. A viga simplesmente apoiada AB é carregada com uma carga distribuída que varia linearmente como mostrado. Determinar: (a) a equação da linha elástica; (b) a deflexão no 7

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ponto médio do vão; (c) a declividade na extremidade A; (d) resolver as partes b e c, assumindo que a viga AB é um perfil laminado de aço W360 × 70 e que wo = 78 kN/m, L = 6 m e E = 200 GPa. Representar os diagramas de esforços internos solicitantes M e V.

ETAPA 6 (tempo para realização: 3 horas)
Aula-tema: Flambagem de colunas. Estabilidade de estruturas. Esta atividade é importante para que o grupo desenvolva o conhecimento adquirido sobre estabilidade das estruturas adquirido em sala de aula. Para realizá-la, é importante seguir os passos descritos.

PASSOS

Passo 1 (Equipe) Analisar a extremidades da coluna para aplicação dos conceitos de flambagem. Passo 2 (Equipe) Aplicar a fórmula de Euler para colunas com extremidades articuladas. Passo 3 (Equipe) Aplicar a fórmula de Euler para colunas com outras condições de extremidade. Passo 4 (Equipe) Avaliar os resultados obtidos. Duas barras rígidas AC e BC são conectadas a uma mola de constante k, como mostrado. Sabendo-se que a mola pode atuar tanto à tração quanto à compressão, determinar a carga crítica Pcr para o sistema. Representar o diagrama de forças das barras.

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ETAPA 7 (tempo para realização: 2 horas)
Aula-tema: Trabalho de deformação. Métodos de energia. Trabalho de deformação elástica para tensões normais. Esta atividade é importante para que o grupo desenvolva o conhecimento adquirido sobre trabalho e energia adquirido em sala de aula. Para realizá-la, é importante seguir os passos descritos.

PASSOS Passo 1 (Equipe) Avaliar a estrutura. Passo 2 (Equipe) Desenvolver o diagrama de forças se necessário. Passo 3 (Equipe) Aplicar a equação da energia de deformação.

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Passo 4 (Equipe) Avaliar os resultados obtidos. Duas barras de mesmo material e de mesma seção transversal de área A suportam uma força P no ponto B, como mostrado na figura abaixo. Determinar o trabalho do sistema. Representar o diagrama de forças das barras.

ETAPA 8 (tempo para realização: 2 horas)
Aula-tema: Trabalho de deformação. Métodos de energia. Trabalho de deformação elástica para tensões de cisalhamento. Esta atividade é importante para que o grupo desenvolva o conhecimento adquirido sobre trabalho e energia adquirido em sala de aula. Para realizá-la, é importante seguir os passos descritos.

PASSOS

Passo 1 (Equipe) Avaliar a estrutura. Desenvolver o diagrama de forças se necessário. Passo 2 (Equipe) Aplicar a equação da energia de deformação. Avaliar os resultados obtidos. Um eixo circular consiste de dois trechos de mesmo material e mesmo comprimento, CD e BC, que têm seções transversais diferentes. Determinar o trabalho de deformação do eixo quando ele fica submetido a um conjugado de torção, aplicado na extremidade D. Expressar o resultado em termos de T, L, G, do momento polar de inércia J, da menor seção transversal e da relação n entre dois diâmetros.

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Livro Texto da disciplina: BEER, F. P.; DEWOLF, John T. Resistência dos Materiais. 4ª ed. São Paulo: McGraw-Hill, 2006

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