Calculadora de tensão de cisalhamento de pino e tensão de área de apoio

"Cisalhamento por pino" e "Tensão na área de apoio" são parâmetros críticos no projeto de estruturas e conjuntos mecânicos. Essas medidas ajudam os engenheiros a garantir que os componentes podem suportar forças aplicadas sem falhas.

Histórico

Os conceitos de "cisalhamento por pino" e "tensão de apoio" têm sido parte integrante do campo da engenharia mecânica e do projeto por séculos. Eles são fundamentais para entender como as forças são transferidas e distribuídas através de conexões, cruciais para a integridade e segurança de projetos mecânicos e estruturais.

Fórmula de cálculo

As fórmulas para calcular a tensão de cisalhamento do pino e a tensão na área de apoio são as seguintes:

• Cisalhamento por pino (\(SS\)): \[ SS = \frac{4 \times AF}{\pi \times D^2} \]

• Tensão na área de apoio (\(BS\)): \[ BS = \frac{AF}{t \times d} \]

onde:

• \(SS\) é a tensão de cisalhamento do pino em N/mm² ou libras/pol²,
• \(BS\) é a tensão na área de apoio em N/mm² ou libra/pol²,
• \(AF\) é a força aplicada em N ou libras,
• \(D\) é o diâmetro do pino em mm ou pol,
• \(t\) é a espessura da placa em mm ou pol,
• \(d\) é o diâmetro do pino (usado na fórmula da tensão na área de apoio).

Exemplo de cálculo

Considere um conjunto com uma força aplicada de 5000 N, um diâmetro de pino de 35 mm e uma espessura de placa de 40 mm. A tensão de cisalhamento do pino e a tensão na área de apoio podem ser calculadas da seguinte forma:

• Tensão de cisalhamento do pino: \[ SS = \frac{4 \times 5000}{\pi \times 35^2} \approx 5.196 \text{ N/mm²} \]

• Tensão na área de apoio: \[ BS = \frac{5000}{35 \times 40} = 3.571 \text{ N/mm²} \]

Importância e cenários de uso

Entender a tensão de cisalhamento do pino e a tensão na área de apoio é vital no projeto mecânico para evitar modos de falha como cisalhamento ou cedência sob carga. Esses cálculos são essenciais no projeto de parafusos, rebites e outros fixadores em conexões estruturais e mecânicas.

Perguntas frequentes

1. O que é cisalhamento por pino?

   • Cisalhamento por pino refere-se à tensão de cisalhamento experimentada por um pino quando uma força é aplicada. É uma medida da capacidade do pino de resistir ao corte ou às forças de cisalhamento ao longo do seu eixo.

2. Por que a tensão na área de apoio é importante?

   • A tensão na área de apoio é importante porque indica a tensão distribuída sobre a área onde um pino ou parafuso se apoia em uma placa. Altas tensões de apoio podem levar à deformação ou falha do material.

3. Como as propriedades do material afetam esses cálculos?

   • A resistência e a ductilidade dos materiais usados para o pino e a placa influenciam as margens de segurança. Materiais com maior resistência podem suportar tensões mais altas antes de falhar.