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Universidade Estadual Paulista Faculdade de Engenharia, Campus de Guaratinguetá
SME-3011: Elementos de Máquinas Lista de Exercícios • Tópico
3: Fadiga.
1) Qual é a resistência à fadiga de um corpo de prova rotativo feito de aço UNS G10180, laminado a quente, correspondente a uma vida de 250 x 103 ciclos de tensões alternadas? 2) Duas bielas tendo aproximadamente 20 mm de diâmetro são feitas por forjamento. Suas confiabilidades são de 99,99 por cento. Uma é feita do melhor e mais caro aço disponível no momento, UNS G43400, tratado termicamente e revenido a 316oC. A outra é de um aço de médio carbono, comum e facilmente encontrado, UNS G10400, temperado e revenido a 538oC. Determinar os limites de resistência à fadiga de cada biela. Há alguma vantagem no uso do aço de alto custo? Por que? 3) A figura a seguir representa o esboço de uma peça de máquina sujeita à ação de uma força alternada F, que submete a peça a flexões alternadas. O material é aço UNS G10500, tratado e revenido a 316oC, com acabamento superficial retificado. Baseado na confiabilidade de 50 por cento, vida infinita e sem margem de segurança, determinar o valor máximo da força alternada F que, provavelmente, pode ser aplicada. Obs.: Dimensões em milímetros.
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4) A peça mostrada na figura a seguir é confeccionada a partir de uma tira de aço UNS G10350, laminado a frio. O carregamento axial mostrado é alternado. Determinar o fator de segurança. Dado a espessura da chapa igual a 5 mm. Obs.: Dimensões em milímetros.
5) O eixo mostrado na figura a seguir gira a 1.150 rpm e suporta uma carga de 44.500 N. Suas reações de apoio nos mancais são R1 e R2. As especificações pedem um aço com Srt= 825 MPa e Se= 620 MPa. O eixo deve ser usinado e deve ter uma vida de 80 x 103 ciclos, correspondendo a uma confiabilidade de 90%. Determinar o diâmetro baseado em um fator de segurança 1,60. Obs.: Dimensões em milímetros.
6) Uma árvore rotativa de aço tem as seguintes propriedades: Sr= 620 MPa, Se= 480 MPa, Sn= 200 MPa, Ssr= 460 MPa, Sse= 275 MPa e Ssn= 115 MPa. A árvore está sujeita a uma tensão de torção constante igual a 60 MPa. Além disso, devido à vibração torcional, está sujeita a uma tensão de torção alternada de 40 MPa. Determinar o fator de segurança para falha por fadiga e para falha estática.
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7) A figura a seguir mostra uma mola do tipo barra de torção carregada estaticamente pelas forças F = 35 N e pelo torque T, que varia de 0 a 8 N.m. O material é aço UNS G61500, temperado e revenido a 538oC. As extremidades da mola são retificadas nos trechos de diâmetro d. O trecho central de 2,5 m de comprimento apresenta o acabamento superficial de laminação a quente. Os fatores de concentração de tensões nas variações de diâmetro são 1,68, para flexão, e 1,42, para torção. Calcular o diâmetro d, arredondando para valor inteiro, usando um fator de segurança no mínimo igual a 1,80. Obs.: Dimensões em milímetros.
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