Cap´ıtulo 3
Tens˜
ao m´
edia e tens˜
oes desviadoras
Prof. Nestor Zouain
21 de Janeiro, 2001
Como introdu¸c˜ao aos modelos para materiais (equa¸c˜oes constitutivas) e aos crit´erios de resistˆencia, definem-se a seguir alguns conceitos b´asicos relativos a tensores de tens˜ao gerais aplic´aveis em estados triaxiais de tens˜ao ou deforma¸c˜ao.
Em primeiro lugar, lembre-se que tensores sim´etricos possuem necessariamente um conjunto (ao menos) de autovetores ortonormais. Isto ´e o teorema espectral. Seja
{e1, e2, e3} este conjunto de dire¸c˜oes principais do tensor sim´etrico σ. Assim
σ ei =σiei i = 1, 2, 3 (3.1)
onde σi s˜ao as tens˜oes principais do tensor σ. Note-se que a conven¸c˜ao (freq¨uente) de soma de ´ındices repetidos n˜ao ´e utilizada na equa¸c˜ao acima ou em qualquer equa¸c˜ao destas notas.
O referencial principal Ro ≡ {e1, e2, e3} diagonaliza o tensor sim´etrico σ. Com efeito, em um referencial arbitr´ario R ≡ (ex, ey, ez) tem-se
[σ]R= ⎡ ⎢ ⎢ ⎣ σx σxy σxz σyx σy σyz σzx σzy σz ⎤ ⎥ ⎥ ⎦ R (3.2)
enquanto no referencial Ro ≡ (e1, e2, e3) resulta
[σ]Ro = ⎡ ⎢ ⎣ σ1 0 0 0 σ2 0 0 0 σ3 ⎤ ⎥ ⎦ Ro (3.3)
Em segundo lugar, o tra¸co de um tensor ´e um invariante. Isto ´e, pode ser calculado em qualquer referencial utilizando a mesma f´ormula, escrita em termos de componentes da matriz representativa do tensor no referencial escolhido. Por exemplo, em um referencial arbitr´ario
trσ = σx+σy+σz (3.4) 43
3.2 Tensores desviadores Tens˜ao m´edia e tens˜oes desviadoras 44
e no referencial principal escreve-se
trσ = σ1+σ2 +σ3 (3.5)
3.1
Tens˜
ao hidrost´
atica
Fluidos em repouso apresentam o seguinte estado de tens˜ao, denominado tens˜ao hidrost´ a-tica
σ = −p1 (3.6)
onde 1 denota o tensor identidade, que transforma todo vetor em si pr´oprio, e que em qualquer referencial se representa por
1 = ⎡ ⎢ ⎣ 1 0 0 0 1 0 0 0 1 ⎤ ⎥ ⎦ (3.7)
e p ´e a press˜ao (hidrost´atica) no fluido.
Em geral, para fluidos ou s´olidos, denomina-se estado de tens˜oes hidrost´atico ou esf´erico a uma tens˜ao da forma
σ = σm1 (3.8)
onde σm denota a tens˜ao m´edia, igual a menos a press˜ao (hidrost´atica) no caso de um fluido em repouso.
Tens˜oes da forma descrita por (3.8) s˜ao chamados tensores esf´ericos porque s˜ao repre-sentados pela mesma matriz, com um valor repetido na diagonal e zeros fora da diagonal, em qualquer sistema de coordenadas. Isto ´e, estes tensores se apresentam sob a mesma representa¸c˜ao em qualquer sistema, assim como obt´em-se a mesma fotografia da esfera desde qualquer ponto de vista.
A propriedade fundamental associada `as tens˜oes hidrost´aticas, ´e que atrav´es de cortes no material, em qualquer orienta¸c˜ao, n˜ao s˜ao transmitidas tens˜oes de cisalhamento, mas apenas a tens˜ao direta, que coincide sempre com a tens˜ao m´edia σm. Com efeito, con-siderando um corte no material, com normal n (vetor unit´ario), o vetor tra¸c˜ao transmi-tido, sob o estado de tens˜ao hidrost´atico (3.8), ´e
t = σ n = σmn (3.9)
a tens˜ao normal transmitida ´e
σn=σ n · n = σm (3.10)
e o vetor cisalhamento transmitido ´e
τ = t − σnn = 0 (3.11)
Em resumo:
Estados de tens˜ao hidrost´aticos s˜ao caracterizados pela tens˜ao m´edia, que atua per-pendicular a qualquer corte no material, e pela inexistˆencia de cisalhamento em qualquer plano.
3.2 Tensores desviadores Tens˜ao m´edia e tens˜oes desviadoras 45
3.2
Tensores desviadores
Um tensor S, sim´etrico, ´e denominado de tensor desviador se possui tra¸co nulo, i.e. se trS = 0.
3.2.1
Cisalhamento simples
Em particular, tensores desviadores com um dos autovalores Si nulo representam esta-dos de tens˜ao chamados de cisalhamento simples, no sentido que ´e explicado a seguir. Considere por exemplo o caso S3 = 0, isto ´e um tensor desviador que, representado nos pr´oprios eixos coordenados principais, se escreve
[S]Ro = ⎡ ⎢ ⎣ S1 0 0 0 −S1 0 0 0 0 ⎤ ⎥ ⎦ Ro (3.12)
Esta tens˜ao se apresenta como uma superposi¸c˜ao de tra¸c˜ao e compress˜ao puras sobre um paralelep´ıpedo orientado segundo as dire¸c˜oes principais. No entanto, basta considerar o elemento material segundo as dire¸c˜oes anteriores giradas 45o hor´arios em torno do eixoe3 para se obter uma ´unico componente de tens˜ao de cisalhamento e nenhuma tens˜ao direta. Com efeito, a matriz cujas colunas s˜ao os componentes, na nova base ˜R ≡ (˜e1, ˜e2, e3), dos vetores da base antiga Ro ≡ (e1, e2, e3) ´e
Q = √1 2 ⎡ ⎢ ⎣ 1 −1 0 1 1 0 0 0 √2 ⎤ ⎥ ⎦ ˜ R/Ro (3.13)
Portanto, a matriz de tens˜oes no sistema girado ´e
[S]R˜ = Q ⎡ ⎢ ⎣ S1 0 0 0 −S1 0 0 0 0 ⎤ ⎥ ⎦ Ro QT (3.14) logo [S]R˜ = ⎡ ⎢ ⎣ 0 S1 0 S1 0 0 0 0 0 ⎤ ⎥ ⎦ ˜ R (3.15)
A observa¸c˜ao mais importante a fazer aqui ´e que somente tensores desviadores e planos (i.e. com um autovalor nulo), como evidenciado em (3.12), podem apresentar esta repre-senta¸c˜ao de tipo cisalhamento simples, (3.15), e apenas em um referencial privilegiado.
Em resumo:
Todos os tensores de tens˜ao desviadores (de tra¸co nulo) e planos (com um valor prin-cipal nulo), e apenas estes, apresentam-se como cisalhamento simples e puro, (3.15), em um trio de dire¸c˜oes convenientemente escolhido. Outras dire¸c˜oes de corte apresentam componentes de tra¸c˜ao, ou compress˜ao, e cisalhamento.
3.3 Decomposi¸c˜ao do tensor de tens˜oes Tens˜ao m´edia e tens˜oes desviadoras 46
3.2.2
Cisalhamento puro
Considere-se novamente o caso geral de um tensor desviador, i.e. sim´etrico e de tra¸co nulo, que em um referencial qualquer se escreve:
[S]R = ⎡ ⎢ ⎣ Sx Sxy Sxz Syx Sy Syz Szx Szy Sz ⎤ ⎥ ⎦ R (3.16) com Sx+Sy+Sz = 0 (3.17)
Pode-se provar (vide apˆendice ??) que:
Todos os tensores desviadores (de tra¸co nulo, vide (3.16 –3.17)), e apenas estes, po-dem ser representados, em dire¸c˜oes ortogonais convenientemente escolhidas, apresen-tando apenas componentes de cisalhamento, isto ´e, na forma
[S]Rˆ = ⎡ ⎢ ⎣ 0 Sˆxˆy Sˆxˆz Sˆyˆx 0 Sˆyˆz Sˆzˆx Sˆzˆy 0 ⎤ ⎥ ⎦ ˆ R (3.18)
3.3
Decomposi¸c˜
ao do tensor de tens˜
oes
Um tensor de tens˜ao arbitr´ario σ pode ser decomposto como a soma de um tensor des-viador com um tensor hidrost´atico, como segue
σ = S + σm1 com trS = 0 (3.19)
Para isto, define-se a tens˜ao m´edia σm, de σ, e a parte desviadora S, de σ, segundo
σm :=
1
3 trσ (3.20)
S := σ − σm1 (3.21)
Desta forma, a tens˜ao hidrost´aticaσm1 constitui a parcela da tens˜ao σ que n˜ao produz cisalhamento em qualquer corte, enquanto a parte desviadora S ´e a parcela capaz de se apresentar, em um referencial conveniente, como cisalhamento puro.
Em um referencial arbitr´ario R ≡ (ex, ey, ez) tem-se
σm = 1 3(σx+σy +σz) (3.22) [S]R = ⎡ ⎢ ⎢ ⎣ 1 3(2σx− σy − σz) σxy σxz σyx 13(2σy− σx− σz) σyz σzx σzy 13(2σz− σx− σy) ⎤ ⎥ ⎥ ⎦ R (3.23)
3.3 Decomposi¸c˜ao do tensor de tens˜oes Tens˜ao m´edia e tens˜oes desviadoras 47 e portanto S = 2 3 σ2 x+σy2+σ2z− σxσy− σxσz− σyσz+ 3σxy2 + 3σxz2 + 3σyz2 (3.24) = 1 3 (σx− σy)2+ (σx− σz)2+ (σy− σz)2+ 6σxy2 + 6σxz2 + 6σyz2 (3.25) Em particular, para um estado plano de tens˜ao (onde σz =σxz =σyz = 0) tem-se
σm = 13(σx+σy) (3.26) [S]R= ⎡ ⎢ ⎢ ⎣ 1 3(2σx− σy) σxy 0 σyx 13(2σy− σx) 0 0 0 −13(σx+σy) ⎤ ⎥ ⎥ ⎦ R (3.27) logo S = 2 3 σ2 x+σ2y − σxσy + 3σxy2 (3.28) O referencial principal Ro ≡ {e1, e2, e3} do tensor de tens˜oes σ ´e tamb´em principal para o seu tensor desviador S. Isto pode ser provado utilizando a defini¸c˜ao (3.19). Com efeito, denotandoei um autovetor deσ e σi o autovalor correspondente, de (3.19) resulta
S ei =σ ei− σm1 ei = (σi− σm)ei. Portanto, ei ´e dire¸c˜ao prinicpal de S tamb´em e a
rela¸c˜ao entre tens˜oes principais da tens˜ao e da sua parte desviadora ´e
σi =Si+σm i=1,2,3 (3.29)
Conseq¨uentemente, as express˜oes para tens˜ao m´edia e desviadora em componentes principais de tens˜ao s˜ao σm = 13(σ1+σ2+σ3) (3.30) [S]Ro = 1 3 ⎡ ⎢ ⎢ ⎣ 2σ1− σ2− σ3 0 0 0 2σ2− σ1− σ3 0 0 0 2σ3− σ1− σ2 ⎤ ⎥ ⎥ ⎦ Ro (3.31) logo S = 2 3 (σ 2 1 +σ22+σ23− σ1σ2 − σ1σ3− σ2σ3) (3.32) = 1 3 [(σ1− σ2)2+ (σ1− σ3)2+ (σ2− σ3)2] (3.33)
Cap´ıtulo 4
Crit´
erios de resistˆ
encia
Prof. Nestor Zouain
3 de Fevereiro, 2002
Na an´alise de integridade de pe¸cas, componentes e equipamentos mecˆanicos identificam-se duas etapas:
1. o c´alculo das tens˜oes (e deforma¸c˜oes) produzidas efetivamente pelos carregamentos e solicita¸c˜oes prescritos, utilizando os princ´ıpios da mecˆanica dos s´olidos, e
2. a verifica¸c˜ao, mediante compara¸c˜ao destas tens˜oes (e deforma¸c˜oes) com valores ad-miss´ıveis para o material, utilizando crit´erios de resistˆencia, modelos para fenˆomenos de falha e conceitos de estabilidade e colapso.
4.1
Crit´
erios de escoamento pl´
astico
V´arios crit´erios de resistˆencia muito utilizados s˜ao baseados nos limites de comportamento el´astico dos materiais. Para essa classe de materiais o aumento dos n´ıveis de tens˜ao esgota a capacidade de deforma¸c˜ao puramente el´astica e provoca o in´ıcio de escoamento pl´astico. Assim, o material atinge o limite de comportamento el´astico ou, equivalentemente, o limite de plastifica¸c˜ao ou de escoamento pl´astico. No que segue, trata-se dos modelos mais importantes para os crit´erios de escoamento.
Para estados uniaxiais de tens˜ao
[σ]R= ⎡ ⎢ ⎢ ⎣ σx 0 0 0 0 0 0 0 0 ⎤ ⎥ ⎥ ⎦ R (4.1)
a forma de um crit´erio de escoamento ´e
f(σx) := σx− σY 0 (4.2)
onde σY ´e a tens˜ao de escoamento obtida no ensaio de tra¸c˜ao. Estados de tens˜ao para os quais f(σx) 0 podem ser alcan¸cados sem deforma¸c˜oes irreverss´ıveis, portanto s˜ao
4.1 Crit´erios de escoamento Crit´erios de resistˆencia 49
chamados estados de tens˜ao el´asticos. Para materiais sem encruamento, chamados ideal-mente pl´asticos, os estados com f(σx)> 0 s˜ao imposs´ıveis de serem atingidos, logo, s˜ao ditos plasticamente inadmiss´ıveis.
Um crit´erio de resist´encia com coeficiente de seguran¸ca igual a n, derivado do modelo de plasticidade acima tem a forma
σx σnY (4.3)
Un valor t´ıpico nas normas de engenharia ´e n = 1.5. Em geral, para estados complexos de tens˜ao
[σ]R= ⎡ ⎢ ⎢ ⎣ σx σxy σxz σyx σy σyz σzx σzy σz ⎤ ⎥ ⎥ ⎦ R (4.4)
um limite de plastifica¸c˜ao deve ser representado por uma fun¸c˜ao de valor escalarf, cujo argumento ´e o tensor das tens˜oes σ, e se apresenta sob a seguinte forma
f(σ) 0 (4.5)
A implementa¸c˜ao do limite de escoamento acima requer a especifica¸c˜ao da fun¸c˜ao f em termos dos componentes de tens˜aoσx, σy, σz, σxy, σxz e σyz.
Considere-se agora a decomposi¸c˜ao da tens˜ao em parte hidrost´atica e desviadora
σ = S + σm1 (4.6)
onde S := σ − σmI ´e o desviador de σ, e σm := (trσ)/3 ´e a tens˜ao m´edia. Desta forma, fica estabelecida uma correspondˆencia bi-un´ıvoca entre σ e o par {S, σm}.
Conseq¨uentemente, a condi¸c˜ao de plastifica¸c˜ao pode ser sempre escrita, sem perda de generalidade, como
f(σm, S) 0 (4.7)
4.1.1
Plasticidade isotr´
opica
Sup˜oe-se agora que o material ´e isotr´opico, isto ´e, n˜ao apresenta dire¸c˜oes particulares ou privilegiadas com respeito ao comportamento no in´ıcio do escoamento pl´astico. Pode-se provar que, nestas condi¸c˜oes, a fun¸c˜ao de plastifica¸c˜aof(σ) depende apenas das tens˜oes principais, i.e.
f(σ) = f(σ1, σ2, σ3) (4.8) e ´e indiferente a qualquer permuta¸c˜ao das tens˜oes principais.
4.1.2
Plasticidade independente da tens˜
ao m´
edia
Muitos materiais, em particular a maioria dos metais (ap´os revenido), n˜ao alteram a condi¸c˜ao de um estado de tens˜ao, el´astico (com f(σ) < 0) ou no limite de plastifica¸c˜ao (com f(σ) = 0), pela superposi¸c˜ao de uma tens˜ao hidrost´atica.
´
E importante salientar que a indiferen¸ca do limite de elasticidade (ou limite de in´ıcio da plastifica¸c˜ao), ´e uma propriedade observada nos ensaios de determinados materiais, e n˜ao pode ser deduzida a priori de qualquer lei da f´ısica.
4.2 Mises Crit´erios de resistˆencia 50
Para estes materiais, um modelo de plasticidade independente da tens˜ao m´edia se exprime, como conseq¨uˆencia de (4.7), como segue
f(S) 0 (4.9)
Em particular, um modelo de plasticidade isotr´opica independente da tens˜ao m´edia se exprime
f(S1, S2, S3) 0 (4.10)
onde a fun¸c˜ao adotada deve ser indiferente a permuta¸c˜oes das tens˜oes principais do desviador.
Os dois modelos de plasticidade mais utilizados, o modelo de von Mises e o modelo de Tresca, se enquadram nesta situa¸c˜ao, como outros.
4.2
O crit´
erio de von Mises
O modelo de von Mises se aplica a materiais cujo limite de in´ıcio de plastifica¸c˜ao seja isotr´opico e independente da componente m´edia da tens˜ao.
Em particular, adota-se um crit´erio da classe (4.10), e ainda sup˜oe-se que a in-fluˆencia dos autovalores de S se manifesta somente atrav´es do m´odulo do desviador
S = S2
1 +S22+S32. Isto ´e, a condi¸c˜ao de admissibilidade pl´astica se reduz `a forma
f(S) 0 que, sem perda de generalidade, pode ser escrita como segue
f(S) := c S − σY 0 (4.11)
ondeσY ´e a tens˜ao de escoamento pl´astico no ensaio de tra¸c˜ao. A constantec ´e calculada a seguir de modo que a condi¸c˜ao (4.11) represente corretamente o ensaio de tra¸c˜ao.
4.2.1
Mises no ensaio de tra¸c˜
ao
Considere-se o ensaio de tra¸c˜ao pura onde o tensor de tens˜oes se apresenta na forma
[σ]R= ⎡ ⎢ ⎣ σx 0 0 0 0 0 0 0 0 ⎤ ⎥ ⎦ R (4.12)
onde σx ´e a tens˜ao axial que cresce at´e atingir o limite de plastifica¸c˜aoσY. Calculando a tens˜ao m´edia, σm =σx/3, tem-se para o desviador das tens˜oes
[S]R = ⎡ ⎢ ⎢ ⎣ 2 3 σx 0 0 0 −13σx 0 0 0 −13σx ⎤ ⎥ ⎥ ⎦ R (4.13) logo S = 2 3σx (4.14)
4.2 Mises Crit´erios de resistˆencia 51
Substituindo este m´odulo em (4.11) resulta que a tens˜aoσxno ensaio de tra¸c˜ao verifica
c 2/3 σx σY. Esta condi¸c˜ao se satisfaz como igualdade para σx =σY; portanto
c =
3
2 (4.15)
Assim, o crit´erio de plastifica¸c˜ao de Mises (4.11) se escreve
fM(S) :=
3
2 S − σY 0 (4.16)
4.2.2
Mises no ensaio de cisalhamento
Nesta subse¸c˜ao estuda-se o comportamento do modelo de Mises (4.16) no caso do ensaio de tor¸c˜ao de um tubo, que produz cisalhamento puro na forma
[σ]R= ⎡ ⎢ ⎣ 0 σxy 0 σxy 0 0 0 0 0 ⎤ ⎥ ⎦ R (4.17)
onde σxy ´e a tens˜ao de cisalhamento que aumenta at´e atingir o limite de plastifica¸c˜aoτY. Esta tens˜ao de escoamento em cisalhamento puroτY ´e uma caracter´ıstica do material, assim como σY, que ´e obtida no laborat´orio. No que segue, compara-se esta constante
material com o limite previsto mediante o modelo de Mises (4.16) determinado pela tra¸c˜ao de escoamento σY.
No caso da tor¸c˜ao (4.17) tem-se S = σ e
S =√2σxy (4.18)
Substituindo esta rela¸c˜ao na equa¸c˜ao do modelo (4.16) resulta que a tens˜ao limite de plastifica¸c˜ao σxy =τY no ensaio de tor¸c˜ao deveria verificar
√
3τY =σY (4.19)
A rela¸c˜ao acima significa que: se um material pode ser representado mediante o modelo
de plastifica¸c˜ao de Mises (4.16), ent˜ao nos ensaios (independentes) de tra¸c˜ao e de tor¸c˜ao se encontram limites de plastifica¸c˜ao na rela¸c˜ao √3.
Evidentemente, se nos ensaios n˜ao se obt´em valores limites na propor¸c˜ao√3, ent˜ao o modelo de Mises n˜ao ´e apropriado para o material em an´alise.
4.2.3
F´
ormulas para o modelo de Mises
Para um estado de tens˜oes (triaxial) qualquer, denomina-se tens˜ao equivalente de Mises
`
a seguinte express˜ao (vide ap´endice B
σM := 3 2 S ≡ 3J2 (4.20)
O crit´erio de plastifica¸c˜ao de Mises (4.16) se escreve ent˜ao
4.3 Tresca Crit´erios de resistˆencia 52
Portanto, o crit´erio de resistˆencia derivado do modelo de plasticidade de Mises se
escreve
σM σnY (4.22)
onde n 1 ´e o fator de seguran¸ca (frequentemente n ´e escolhido em torno de 1.5). Seguem, abaixo, as f´ormulas para o c´alculo da tens˜ao equivalente de Mises, obtidas a partir de (4.20) e das express˜oes do m´odulo do desviador apresentadas na se¸c˜ao 3.3 e no ap´endice B.
1. em componentes gerais de tens˜ao
σM = σ2 x+σy2+σz2− σxσy − σxσz− σyσz+ 3σ2xy+ 3σ2xz+ 3σyz2 (4.23) = 1 2 (σx− σy)2+ (σx− σz)2+ (σy − σz)2 + 3σ2xy+ 3σ2xz+ 3σyz2 2. em componentes principais de tens˜ao
σM = σ2 1 +σ22+σ23 − σ1σ2− σ1σ3− σ2σ3 (4.24) = 1 2 (σ1− σ2)2+ (σ1− σ3)2+ (σ2− σ3)2 (4.25) 3. para um estado plano de tens˜ao, onde σxz =σyz=σz = 0
σM =
σ2
x+σy2− σxσy + 3σxy2 (4.26)
4. para tra¸c˜ao e cisalhamento combinados, onde σxz =σyz =σy =σz = 0
σM =
σ2
x+ 3σxy2 (4.27)
4.3
O crit´
erio de Tresca
O modelo de Tresca tamb´em se aplica a materiais cujo limite de in´ıcio de plastifica¸c˜ao seja isotr´opico e independente da componente m´edia da tens˜ao. Este modelo ´e um dos mais simples dentre os descritos por fun¸c˜oes do tipo (4.10). A condi¸c˜ao de admissibilidade pl´astica adotada neste modelo ´e
fT(S1, S2, S3) := maxi,j=1,2,3(Si− Sj)− σY 0 (4.28)
Observando que
Si− Sj =σi− σj (4.29)
pode-se escrever a condi¸c˜ao de admissibilidade pl´astica acima diretamente em compo-nentes principais do tensor de tens˜oes
4.3 Tresca Crit´erios de resistˆencia 53
Aplicando este modelo aos ensaios de tra¸c˜ao e tor¸c˜ao puras, resulta a seguinte rela¸c˜ao para os limites de plastifica¸c˜ao
2τY =σY (4.31)
A rela¸c˜ao acima significa que: se um material pode ser representado mediante o modelo
de plastifica¸c˜ao de Tresca (4.30), ent˜ao nos ensaios (independentes) de tra¸c˜ao e de tor¸c˜ao se encontram limites de plastifica¸c˜ao na rela¸c˜ao 2.
4.3.1
F´
ormulas para o modelo de Tresca
Para um estado de tens˜oes (triaxial) qualquer, denomina-se tens˜ao equivalente de Tresca
`
a seguinte express˜ao
σT := maxi,j=1,2,3(σi− σj) (4.32)
onde σi denota um valor principal de tens˜ao.
O crit´erio de plastifica¸c˜ao de Tresca (4.30) se escreve ent˜ao
fT(σ) := σT − σY 0 (4.33)
Portanto, o crit´erio de resistˆencia derivado do modelo de plasticidade de Tresca se
escreve
σT σnY (4.34)
onde n 1 ´e o fator de seguran¸ca (frequentemente n ´e escolhido em torno de 1.5). Seguem abaixo as f´ormulas para o c´alculo da tens˜ao equivalente de Tresca, obtidas a partir de (4.32) e das express˜oes para tens˜oes principais.
1. em componentes principais de tens˜ao
σT = i,j=1,2,3max (σi− σj) (4.35)
= max{|σ1− σ2|, |σ1− σ3|, |σ2− σ3|} (4.36) 2. em componentes gerais de tens˜ao
A partir da matriz de tens˜oes, isto ´e, dados os componentes de tens˜ao
{σx, σy, σz, σxy, σxz, σyz}, deve-se resolver o problema de autovalor e assim achar as
tens˜oes principais. Para isto, resolve-se a seguinte equa¸c˜ao caracter´ıstica
σ3 i − I1σ2i +I2σi− I3 = 0 (4.37) onde I1 = trσ (4.38) =σx+σy+σz (4.39) I2 = 12 (trσ)2− σ2 (4.40) =σxσy+σxσz+σyσz− σxy2 − σ2xz− σyz2 (4.41) I3 = detσ (4.42) =σxσyσz + 2σxyσxzσyz− σxσyz2 − σyσ2xz− σzσxy2 (4.43)
4.3 Tresca Crit´erios de resistˆencia 54
Na se¸c˜ao B.5 do ap´endice B mostram-se f´ormulas expl´ıcitas para achar as ra´ızes do polin´omio caracter´ıstico (4.37).
Finalmente, utilizam-se as f´ormulas (4.36).
3. para um estado plano de tens˜ao, onde σxz =σyz=σz = 0
σT = max{|σ1− σ2|, |σ1|, |σ2|} (4.44) onde σ1 = σx +σy 2 + σ x− σy 2 2 +σxy2 (4.45) σ2 = σx +σy 2 − σx− σy 2 2 +σxy2 (4.46)
4. para tra¸c˜ao e cisalhamento combinados, onde σxz =σyz =σy =σz = 0
σT =
σ2