A tensão axial descreve a quantidade de força por unidade de área da seção transversal que atua na direção longitudinal de uma viga ou eixo. A tensão axial pode fazer com que um membro se comprima, entorte, se alongue ou falhe. Algumas peças que podem sofrer força axial são vigas de construção, pregos e vários tipos de eixos. A fórmula mais simples para a tensão axial é a força dividida pela área da seção transversal. A força atuando naquela seção transversal, entretanto, pode não ser imediatamente óbvia.
Determine a magnitude da força que atua diretamente normal (perpendicular) à seção transversal. Por exemplo, se uma força linear encontra a seção transversal em um ângulo de 60 graus, apenas uma parte dessa força causa diretamente a tensão axial. Use a função trigonométrica seno para avaliar quão perpendicular a força é ao rosto; a força axial é igual à magnitude da força vezes o seno do ângulo de incidência. Se a força entrar em 90 graus na face, 100 por cento da força é a força axial.
Calcule o momento total atuando na seção transversal de interesse. Para uma viga estática, este momento será igual e oposto à soma dos momentos atuando em cada lado da seção transversal. Existem dois tipos de momentos: momentos diretos, aplicados por um suporte em balanço, e momentos criados sobre a seção transversal por forças verticais. O momento devido a uma força vertical é igual a sua magnitude vezes sua distância do ponto de interesse. Use a função cosseno para calcular o componente vertical de quaisquer forças lineares aplicadas às extremidades do eixo.
Calcule a tensão axial devido aos momentos. Quando um momento atua em um eixo, ele cria tensão na metade superior ou inferior dele e compressão na outra. A tensão é zero ao longo da linha que passa pelo centro do eixo (chamada de eixo neutro) e aumenta linearmente em direção às bordas superior e inferior. A fórmula para tensão devido à flexão é (M * y) / I, onde M = momento, y = altura acima ou abaixo da linha neutra e I = momento de inércia no centroide do eixo. Você pode pensar no momento de inércia como a capacidade de uma viga de resistir à flexão. Esse número é mais fácil de obter nas tabelas de cálculos anteriores para formas comuns de seção transversal.
Referências
- "Manual de Revisão FE: Preparação Rápida para o Exame de Fundamentos Gerais de Engenharia"; Michael R. Lindburg; 2006
Sobre o autor
Baseado na área metropolitana de Cleveland, Ohio, Brad Painting escreve sobre saúde, tecnologia e meio ambiente. Sua experiência inclui a redação de materiais de treinamento, planos de gestão e vários artigos freelance. Painting recebeu o título de bacharel em engenharia mecânica pela Ohio University e especializou-se em design de edifícios verdes.
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