Relatorio Fotoelaticidade

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Métodos de Análise Fotoelástica

Os métodos e técnicas de análise fotoelástica trata-se de usar a luz polarizada sobre o material transparente, e mensurar a magnitude dos efeitos visualizados pelas franjas ópticas, além de relacionar esses parâmetros com as tensões e deformações propriamente ditas.

Franjas Ópticas

Franjas ópticas são faixas que aparecem sobre o material fotoelástico após a luz incidir sobre ele.Em incidências de luz monocromática formam-se bandas claras e escuras, ao passo que no caso de incidência de luz branca e acréscimo de carregamento formam-se bandas coloridas que indicam as regiões de diferenças de tensão no componente.

Franjas Isoclínicas

Este tipo de franjas possui a peculiaridade de estarem orientadas na mesma direção das tensões principais às quais a peça está sujeita, ou seja, a direção é a mesma da polarização da luz. Como dependem desse ângulo de inclinação do polariscópio, são necessárias análises para uma certa faixa de ângulos que permitam obter a chamada “família de isoclínicas”.

Franjas Isocromáticas

Franjas isocromáticas são regiões em que a diferença entre tensões se da de modo constante para um modelo bidimensional. Na primeira aplicação de carga as isocromáticas indicam regiões de máxima tensão; já nas aplicações posteriores ocorre espalhamento de cores ao redor da peça.

De modo generalista são numeradas de acordo com a ordem em que aparecem após sucessivas solicitações, tendo por característica serem contínuas, em sequência, e não se interceptarem. É possível extrair os valores de tensão de cisalhamento máxima e diferença de tensões a partir dos dados do polariscópio e das propriedades fotoelásticas do material com as equações apropriadas.

Franjas Isoclínicas

Essas franjas possuem a peculiaridade de estarem orientadas na mesma direção das tensões principais às quais a peça está sujeita sendo assim na mesma da polarização da luz.

O FATOR DE CONCENTRAÇAO DE TENSOES

A concentração de tensões surge em componentes que possuem mudanças abruptas na sua geometria ou descontinuidades, tais como furos, entalhes em U, ombros, rasgos de chavetas, etc. Devido à presença destas descontinuidades ocorre um aumento no valor da tensão, geralmente quantificado pelo fator de concentração de tensão, Kt, definido por:

Kt = σmax / σnom

Onde:

- σmax é a tensão máxima na vizinhança imediata da descontinuidade;

- σnom é a tensão que ocorreria na seção reduzida da região que contém a descontinuidade, caso não ocorresse a perturbação na distribuição de tensões causada pela mudança abrupta de geometria.

Para componentes com entalhes em U, furo e ombros o método mais utilizado no passado para obter o Kt, foi a fotoelásticidade bidimensional. Há restrições ao uso destes valores de Kt se o componente for espesso; no caso de placas com furos a relação t r não deve ser maior que 1.5 e para entalhes em U, não é estabelecido nenhum valor, embora seja dito claramente que aqueles valores de Kt só se aplicam para peças muito finas.

PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL

– Equipamentos

- Polariscópio

- Material fotoelástico

- Sistema de rosca para aplicação de carga

- Retroprojetor

- Sistema de lentes

– Desenvolvimento prático

A partir do retroprojetor posicionou-se um sistema de lentes para a polarização da luz. Feito isso, o corpo de prova, opticamente sensível, foi posto sobre a luz e sofreu um carregamento pelo sistema de rosca. Foi possível verificar na tela de projeção a distribuição de tensões na chapa, através de diferentes cores onde cada cor representa o determinado valor de tensão em que o material estava submetido naquela região.

Foram mostradas três chapas diferentes, uma uniforme, outra com entalhe e a terceira com uma curvatura. A presença do entalhe e da curvatura, favoreceu a concentração de tensões no local.

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RESULTADOS E DISCUSSÕES

Foram calculadas as tensões, teórica e experimental, em duas regiões de uma viga em balanço, na primeira contendo mudança de seção por filete (L = 196,68 mm) e na seguinte livre de qualquer descontinuidade (L = 101,6 mm).

A tensão normal é dada por:

Teoria → ±σ = M / W = 6FL / bh2

Experimental → ±σ = NC / b

Calculo da tensão na seção em que L = 196,68 mm:

Teoria: F = 376,75 N σteo = ± 16,23 MPa

L = 196,68 x 10-3 m

b = 12,7 x 10-3 m

h = 45,72 x 10-3 m

Experimental: N = 19 σexp = ± 26,60 MPa

C = 17780 Pam/franja

b = 12,7 x 10-3 m

Fator de concentração de tensão:

Kt = σexp / σteo

Kt =1,64

Calculo da tensão na seção em que L = 101,60 mm:

Teoria: F = 364,75 N σteo = ± 8,38 MPa

L = 101,60 x 10-3 m

b = 12,7 x 10-3 m

h = 45,72 x 10-3 m

Experimental: N = 6 σexp = ± 8,40 MPa

C = 17780 Pam/franja

b = 12,7 x 10-3 m

CONCLUSÃO

O dimensionamento das tensões a que um determinado