Calculadora de tensão normal e deformação

O que é tensão normal?

Uma força que traciona ou comprime uma barra ao longo de seu eixo se distribui pela seção transversal como força interna por unidade de área. Essa é a tensão normal, σ = F / A. Com força em newtons e área em milímetros quadrados, o resultado é em N/mm², equivalente a MPa. A tração é considerada positiva e a compressão negativa.

Deformação específica e lei de Hooke

Sob carga, a barra alonga ligeiramente. A deformação específica é a variação do comprimento dividida pelo comprimento original: ε = ΔL / L. É adimensional e geralmente expressa em porcentagem, por mil ou microdeformação (µε).

Abaixo do limite de proporcionalidade, tensão e deformação são proporcionais: σ = E × ε. E é o módulo de elasticidade, uma medida da rigidez do material. Combinar as duas relações fornece o alongamento da barra: ΔL = F × L / (E × A).

Exemplo

Uma barra com seção de 400 mm² e comprimento de 2 m suporta 50 kN de tração. A tensão é 50.000 / 400 = 125 MPa. Com módulo de elasticidade de 200 GPa, o alongamento é 50.000 × 2000 / (200.000 × 400) = 1,25 mm. A deformação específica é 1,25 / 2000 = 0,000625, ou 0,0625 %.

O que cada aba faz

• Tensão: σ a partir da força e da seção. Insira a área diretamente ou deixe a ferramenta calcular pelas dimensões de círculo, tubo ou retângulo.
• Deformação específica: ε a partir de uma variação de comprimento medida.
• Lei de Hooke: qualquer uma das grandezas tensão, deformação específica e módulo de elasticidade a partir das outras duas.
• Alongamento da barra: ΔL a partir de força, comprimento, seção e material.
• Área necessária: a menor seção para determinada força e tensão admissível.

Limites

O resultado é a tensão média na seção. Ao redor de furos e entalhes, a tensão local é muito maior. Em elementos comprimidos, a flambagem pode governar mesmo com tensão baixa. A fórmula de alongamento vale somente no regime elástico.

Perguntas frequentes

Como calcular a tensão normal?

Por exemplo, dividir a força axial pela área da seção transversal fornece tensão normal média de 80 MPa para tração de 40 kN em 500 mm². Este cálculo preliminar pressupõe carregamento centrado e exclui concentrações locais de tensões, flexão e flambagem de elementos comprimidos, portanto não certifica a capacidade resistente.

Calcular com estes valores