Tensão

Quando cargas são aplicadas a um corpo, o corpo tenta absorver seus efeitos desenvolvendo forças internas que, em geral, variam de um ponto para outro. A intensidade destas forças internas é chamada tensão. As unidades de tensão são a força por área unitária.

Componentes da tensão

Considere uma barra sob compressão. O estado das tensões no ponto P pode ser descrito em termos de um plano arbitrário. Embora a tensão resultante seja a mesma, os valores dos componentes da tensão dependem do plano escolhido.

A tensão é descrita por magnitude, direção e o plano em que ela atua. O estado das tensões em um ponto é descrito integralmente pelos seguintes componentes:

SX

Tensão na direção X atuando normal ao plano YZ

SY

Tensão na direção Y atuando normal ao plano XZ

SZ

Tensão na direção Z atuando normal ao plano XY

TXY

Tensão na direção Y atuando no plano normal à direção X (plano YZ)

TYX

Tensão na direção X atuando no plano normal à direção Y (plano XZ)

TXZ

Tensão na direção Z atuando no plano normal à direção X (plano YZ)

TZX

Tensão na direção X atuando no plano normal à direção Z (plano XY)

TYZ

Tensão na direção Z atuando no plano normal à direção Y (plano XZ)

TZY

Tensão na direção Y atuando no plano normal à direção Z (plano XY)

SX, SY e SZ são chamadas tensões normais. TXY, ...., TZY são chamadas tensões de cisalhamento. As tensões de cisalhamento são relatadas pelas seguintes equações: TXY = TYX, TXZ = TZX e TYZ = TZY. Assim, o estado da tensão em um ponto é completamente definido por seis componentes.

Tensões principais

Para cada ponto há um plano em que não existem tensões de cisalhamento. O estado das tensões em relação aos seus planos é completamente definida pelas tensões normais, chamadas de tensões principais.

P1

Tensão normal na primeira direção principal (maior).

P2

Tensão normal na segunda direção principal (intermediária).

P3

Tensão normal na terceira direção principal (menor).


Tensão equivalente (também chamada de tensão de von Mises)

No SimulationXpress você vê uma quantidade de tensão chamada tensão equivalente (ou de von Mises). Embora a tensão equivalente em um ponto não define exclusivamente o estado de tensão daquele ponto, ela fornece informações adequadas para a avaliação da segurança do projeto para diversos materiais maleáveis.

Ao contrário dos componentes de tensão, a tensão equivalente não tem direção. Ela é totalmente definida por sua magnitude, a partir de unidades de tensão. Para calcular os fatores de segurança em pontos diferentes, o SimulationXpress usa o critério de resistência de von Mises, que determina que um material começa a ceder em um ponto quando a tensão equivalente atinge o limite de resistência do material.