3.5- comportamento das juntas soldadas em dif. condicoes de solicitacao rev a

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Engenharia da Soldadura - Comportamento das Juntas Soldadas em Diferentes Condições de Solicitações

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  • A. Chaves e Sousa 1

    Mdulo: 3.5. Comportamento das Juntas Soldadas em Diferentes Condies de solicitao

    Formador: A. Chaves e Sousa

    Alfragide, 2014-06

    Ps Graduao em Engenharia da Soldadura

  • Comportamento de Juntas Soldadas

    A. Chaves e Sousa 2

    Tipos de Carga

  • Comportamento de Juntas Soldadas

    A. Chaves e Sousa 3

    Cargas estticas de curta durao

    A carga aplicada at rotura do material, sendo o perodo de durao desta no superior a alguns minutos. Ex.: a tenso

    de rotura, a tenso de cedncia so determinados

    temperatura ambiente por meio de carga estticas de curta

    durao.

    Cargas estticas de longa durao aplicada uma carga at um valor mximo e depois mantida nesse valor. A resistncia fadiga determinada por aplicao

    deste tipo de carga.

  • Comportamento de Juntas Soldadas

    A. Chaves e Sousa 4

    Cargas repetidas

    A carga aplicada de seguida retirada. Tem grande importncia quando so aplicadas cargas de valor

    elevado num pequeno nmero de ciclos ou cargas de

    valor baixo num grande nmero de ciclos.

  • Comportamento de Juntas Soldadas

    A. Chaves e Sousa 5

    Resistncia Esttica: uma propriedade dos materiais

    ou de qualquer elemento

    mecnico.

    atravs dos ensaios uniaxiais de traco que se

    determina a resistncia dos

    materiais, obtendo-se os

    diagramas tenso-extenso.

    A tenso mx. admissvel dada pela equao, sendo n

    o coeficiente de segurana.

    adm /ced n

  • Comportamento de Juntas Soldadas

    A. Chaves e Sousa 6

    Resistncia a altas temperaturas

    Os ensaios de traco so normalmente efectuados temp. ambiente.

    Quando ensaiados a temperaturas mais elevadas os valores so diferentes.

    Todos os materiais diminuem o ponto de cedncia e o mdulo de elasticidade com o aumento da

    temperatura (os aos diminuem cerca de 50%

    quando a temperatura varia de 300 para 600).

  • Comportamento de Juntas Soldadas

    A. Chaves e Sousa 7

    Fluncia Um metal sujeito a um carregamento de intensidade constante sofre uma deformao e pode

    atingir a rotura mesmo p/ valores de tenso

    inferiores tenso de limite elstico.

    Variao da extenso de um material quando solicitado por uma tenso constante.

    Parte da deformao originada por uma solicitao constante, que definida em funo do tempo

    (ASTM E 139).

  • Comportamento de Juntas Soldadas

    A. Chaves e Sousa 8

    Nos materiais metlicos verifica-se geralmente para as tenses elsticas ou plsticas e a temperaturas

    elevadas.

    A tabela abaixo apresenta resultados de resistncia traco em diversos materiais em funo da durao

    dos ensaios a uma temperatura constante.

  • Comportamento de Juntas Soldadas

    A. Chaves e Sousa 9

  • Comportamento de Juntas Soldadas

    A. Chaves e Sousa 10

    Da tabela anterior podemos retirar a tabela de valores obtidos para diversas temperaturas

  • Comportamento de Juntas Soldadas

    A. Chaves e Sousa 11

  • Comportamento de Juntas Soldadas

    A. Chaves e Sousa 12

  • Comportamento de Juntas Soldadas

    As curvas deslocam-se para cima quando a tenso aumenta.

    Destas curvas conclui-se:

    a extenso de fluncia aumenta com o tempo da tenso aplicada a inclinao das curvas aumentam com a tenso aplicada e correspondentemente a tenso.

    o tempo de ruptura diminui quando a tenso aumenta. a extenso inicial aumenta com a tenso

    A. Chaves e Sousa 13

  • Comportamento de Juntas Soldadas

    A. Chaves e Sousa 14

    As curvas de fluncia apresentam trs regies ou fases de fluncia I , II e III, bem distintas.

  • Comportamento de Juntas Soldadas

    A. Chaves e Sousa 15

  • Comportamento de Juntas Soldadas

    A. Chaves e Sousa 16

    Perodo Primrio (zona I): a variao da deformao decresce com o tempo.

    Perodo secundrio (zona II): a variao da deformao sensivelmente constante com o tempo

    (d/dt=const.)

    Perodo tercirio (zona III): com a velocidade de deformao a aumentar grandemente at se atingir a

    fractura (pontos A,B, C e D).

  • Comportamento de Juntas Soldadas

    A. Chaves e Sousa 17

    Concentrao de tenses No clculo das tenses admite-se que os materiais no apresentam irregularidades, ou seja: tm

    seco transversal constante ou pequenas

    variaes, o que nem sempre se verifica.

    Verifica-se que na proximidade dos pontos de acidentes geomtricos (furos, variaes bruscas de

    seco, etc,) as tenses so mais elevadas do que

    em pontos afastados

    A concentrao de tenses um fenmeno normalmente localizado.

  • Comportamento de Juntas Soldadas

    A. Chaves e Sousa 18

    No dimensionamento de algumas peas h que considerar este fenmeno, uma fez que a tenso

    admissvel dever ser superior tenso mxima

    calculada onde existir uma concentrao de tenses.

  • Comportamento de Juntas Soldadas

    A. Chaves e Sousa 19

    valor mx da tenso

    - tenso calculada sem o efeito concentrador das tenses

    - factor de concentrao de tenses

    mx t

    mx

    t

    K

    K

    Este factor constante no domnio elstico do material.

    Os entalhes surgem num grande nmero de equipamentos mecnicos, tendo surgido diversos estudos

    e elaborados tabelas para esta situao.

  • Comportamento de Juntas Soldadas

    A. Chaves e Sousa 20

    Representao da distribuio de tenses devido ao efeito de entalhe

  • Comportamento de Juntas Soldadas

    A. Chaves e Sousa 21

    Medio fotoelctrica da concentrao de tenses numa barra flexo

  • Comportamento de Juntas Soldadas

    A. Chaves e Sousa 22

  • Comportamento de Juntas Soldadas

    A. Chaves e Sousa 23

  • Comportamento de Juntas Soldadas

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  • Comportamento de Juntas Soldadas

    A. Chaves e Sousa 25

  • Comportamento de Juntas Soldadas

    A. Chaves e Sousa 26

  • Comportamento de Juntas Soldadas

    A. Chaves e Sousa 27

    A forma do cordo de soldadura pode ter influncia no factor de concentrao de tenses, sendo influenciado

    pelo raio de concordncia R e o ngulo , da tangente ao reforo no p da soldadura.

  • Comportamento de Juntas Soldadas

    A. Chaves e Sousa 28

    O factor Kt aumenta com diminuio de R e com a diminuio de . Assim com R a tender para infinito o valor Kt mnimo.

    Outro parmetro a considerar o desalinhamento nas juntas topo a topo:

    desalinhamentos axiais

    desalinhamentos angulares

  • Comportamento de Juntas Soldadas

    A. Chaves e Sousa 29

  • Comportamento de Juntas Soldadas

    A. Chaves e Sousa 30

    Factor de concentrao de tenses para desalinhamentos axiais

    Kt= 1+(3e/t)

    e excentricidade

    t espessura da placa, placa mais fina

  • Comportamento de Juntas Soldadas

    A. Chaves e Sousa 31

    2L largura do desalinhamento angular

    D dimetro do tubo

    t espessura do tubo

    26 21 1t

    L LK

    Dt D

  • Comportamento de Juntas Soldadas

    A. Chaves e Sousa 32

    Impacto - aplicao de uma fora externa por um perodo de tempo pequeno (inferior a 1/3 do mais

    pequeno perodo natural de vibrao).

    Diversos tipos de provetes com entalhes so utilizados para o ensaio ao impacto.

  • Comportamento de Juntas Soldadas

    A. Chaves e Sousa 33

  • Comportamento de Juntas Soldadas

    A utilizao de provetes entalhados, permite a localizao da fractura e desenvolve na extremidade do entalhe um estado de tenso triaxial que contribui para a ocorrncia da ruptura frgil.

    A. Chaves e Sousa 34

  • Comportamento de Juntas Soldadas

    A. Chaves e Sousa 35

    Efeito da temperatura nos ensaios de impacto

  • Comportamento de Juntas Soldadas

    A. Chaves e Sousa 36

    Temperatura de transio a temperatura em que o material evidencia uma

    mudana de comportamento dctil para frgil. No

    entanto este valor no fcil de determinar, uma

    vez que a mudana de comportamento no

    normalmente brusca.

  • Comportamento de Juntas Soldadas

    A. Chaves e Sousa 37

    Estes ensaios informam o projectista que a partir de uma dada temperatura, uma pequena diminuio

    desta provoca um decrscimo da resistncia ao

    impacto do material.

    O conhecimento, relativamente ao impacto dos materiais, permite ao projectista executar estruturas

    com capacidade de absoro ao impacto.

  • Comportamento de Juntas Soldadas

    A. Chaves e Sousa 38

    Referncias Bibliogrficas:

    Carlos A. G. de Moura Branco, Mecnica dos Materiais, Edio Fundao Calouste Gulbenkian, Lisboa, 2006

    A. Correia da Cruz e Joo Carreira, Ensaios Mecnicos, Edies tcnicas ISQ J.E. Shigley e C. R. Mischke, Mechanical Engineering Design 5 ed, Edio McGraw-Hill International Editions 1989