Problema 4 Análise de Tensão no Virabrequim

1. Problema 4 Análise de Tensão no Virabrequim

2. Enunciado • Considere o mesmo motor do Problema 1 sob a mesma rotação, porém na posição em que θ é 90o. A seqüência de operações dos pistões e as dimensões estão indicadas na figura acima.

3. Pontos a estudar: • a.) Determinação das reações nos apoios. • b.) Determinação dos esforços internos na seção crítica. • c.) Determinação das tensões na seção crítica. • d.) Análise do estado de tensão em pontos da seção crítica. • e.) Análise dos critérios de falha. • f.) Dimensionamento • g.) Efeito da concentração de tensão.

4. A G B O Equações do movimento • Pistão • Biela • Manivela

5. Forças nos mancais da biela • Compressão ou Escapamento • Trabalho • Admissão

6. Equação do movimento para o virabrequim • Equação do movimento • Solução:

7. Diagrama de corpo livre • Diagrama de corpo livre

8. Cálculo do momento na seção S • Em S (0.325,0,0) • Em S (0.30,0.045,0.0)

9. Diagrama de corpo livre • Em S (0.325,0,0) • Em S (0.3,0.045,0.0)

10. Análise de tensões normais • Perfil de tensão normal • Momento de inércia

11. Análise de tensões normais • Na seção (0.3,0.0,0.0) • Máxima tensão normal

12. Análise de tensões normais • Na seção (0.30,0.045,0.0) • Máxima tensão normal

13.  Análise de tensões de cisalhamento

14. Análise de tensões de cisalhamento • Na seção (0.3,0.0,0.0)

15. Análise de tensões de cisalhamento • Na seção (0.3,0.045,0.0)

16. z Mz My T Qy y Q`z  x x Análise do ponto crítico numa seção qualquer • O ponto crítico é periférico • Estado de tensão

17. z c Q   y Qsen(-) Análise do ponto crítico numa seção qualquer • Tensão de cisalhamento num ponto qualquer da periferia: • Devido à cortante

18. z T T  y Análise do ponto crítico numa seção qualquer • Tensão de cisalhamento num ponto qualquer da periferia: • Devido ao momento torçor

19. Análise do ponto crítico numa seção qualquer • Tensão de cisalhamento num ponto qualquer da periferia: • Compondo as tensões:

20. z Mz  My y Análise do ponto crítico numa seção qualquer • Tensão normal num ponto qualquer da periferia: • Compondo as tensões:

21. z 14,2 kN 3,1 kNm 0,36 kNm y 6,1 kN 1,1 kNm  x x Análise do ponto crítico na seção (0.3,0.045,0.0) • O ponto crítico é periférico • Estado de tensão

22. Análise do ponto crítico na seção (0.3,0.045,0.0) • Critério de Tresca: • Tensão de cisalhamento máxima para o estado plano: • Parâmetros na seção: • Máxima tensão de cisalhamento máxima:

23. Análise do ponto crítico na seção (0.3,0.045,0.0) • Critério de von Mises: • Tensão de von Mises para o estado plano: • Parâmetros na seção: • Máxima tensão de von Mises:

24. z 14,2 kN 2,7 kNm 1,0 kNm y 6,1 kN 0,9 kNm  x x Análise do ponto crítico na seção (0.325,0.0,0.0) • O ponto crítico é periférico • Estado de tensão

25. Análise do ponto crítico na seção (0.325,0.0,0.0) • Critério de Tresca: • Tensão de cisalhamento máxima para o estado plano: • Parâmetros na seção: • Máxima tensão de cisalhamento máxima:

26. Análise do ponto crítico na seção (0.325,0.0,0.0) • Critério de von Mises: • Tensão de von Mises: • Parâmetros na seção: • Máxima tensão de von Mises:

27. Dimensionamento tendo em vista a seção crítica (0.3,0.045,0.0) • Critério de von Mises: • Tensão de von Mises de von Mises: • Tensão de escoamento: 415 Mpa • Coeficiente de segurança: 3 • Tensão admissível: 138 MPa • Parâmetros: • Método iterativo: