Factor de concentración de esfuerzos de una viga de sección transversal circular variable en flexión

Resumo

Nos ensaios de fadiga realizados em máquinas de vigas rotativas, são utilizados corpos de prova com geometrias padronizadas, que apresentam alterações na seção transversal para garantir que a falha ocorra em um comprimento de referência. O cálculo correto das tensões no comprimento de referência do corpo de prova requer que seja considerado um fator de concentração de tensões, o que não havia sido relatado anteriormente na literatura especializada. Neste trabalho, tanto o Método dos Elementos Finitos quanto a Teoria das Vigas foram utilizados para calcular o fator de concentração de tensões de um corpo de prova com uma mudança complexa na seção transversal. Para isso, metade do corpo de prova foi modelado em elementos finitos como uma viga em balanço e foi determinada a tensão na área de engastamento. Analiticamente, a tensão foi calculada considerando a máquina de ensaio de fadiga como uma viga de flexão de quatro pontos. Os resultados de ambos os métodos foram comparados para estabelecer o fator de concentração de tensão. Foi determinado que, se não for considerado o fator de concentração de tensão, a tensão no corpo de prova calculada com os modelos analíticos é 24% menor que a obtida em elementos finitos.