JF GALANTELABORATÓRIO DE RESISTÊNCIA DOS MATERIAIS
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LABORATÓRIO JF GALANTE

Modelo Interativo: Flexão e Cisalhamento.

Altere as variáveis e verifique ao vivo a tensão, a deformação e o primeiro limite atingido.

DOMÍNIO ELÁSTICO
P
P/2
P/2
L
Flexão + cisalhamento · forma ampliadaArraste para girar ↗
050%100% do limite
Só a visualização é ampliada; os números são reais.
CISALHAMENTO / SEÇÃO RETANGULAR
τmáx = 3V2bh
h/2−h/2τ máx
Utilização do limite

Máximo na linha neutra; zero nas faces superior e inferior.

FLEXÃO / COMPARAÇÃO
σmáx = M · h/2I
Utilização do limite

Máximo nas fibras extremas, na seção central.

FLECHA NO MEIO DO VÃO
Flexão
Cisalhamento

OBSERVE

DA EQUAÇÃO À IMAGEM

O que o modelo calcula.

Uma viga prismática, homogênea e isotrópica, com dois apoios e uma carga central P. As entradas são convertidas para N, m e Pa antes do cálculo.

Equilíbrio e tensões

RA = RB = P/2
|V| = P/2   ·   Mmáx = PL/4
A = bh   ·   I = bh³/12
τ(y) = (3V/2A) [1 − (2y/h)²]
σ(x,y) = M(x)y/I

O esforço cortante muda de sinal na carga. Seu módulo é constante em cada metade do vão. A tensão de cisalhamento varia na altura, com perfil parabólico.

Duas parcelas de deformação

δflexão = PL³/(48EI)
δcisalhamento = PL/(4kGA)
δtotal = δflexão + δcisalhamento
G = E/[2(1 + ν)]   ·   k = 5/6

Adota-se k = 5/6 como fator de correção usual para seção retangular. Na parcela de cisalhamento, as seções transladam sem a rotação da parcela de flexão. A ampliação visual não muda os resultados.

O gatilho de ruptura

Pcis = 4bhτlim/3
Pflex = 2bh²σlim/(3L)
Plimiar = mín(Pcis, Pflex)

São dois critérios independentes escolhidos para a aula. O primeiro a atingir 100% aciona a animação. O estado elástico fica congelado no limiar, mesmo que a carga solicitada continue aumentando.

O que a animação não prevê

A fissura, sua inclinação, localização e o movimento dos pedaços são ilustrativos. Não são resultados de mecânica da fratura. O modelo não inclui plasticidade, armadura, fissuração progressiva, flambagem, interação entre tensões nem verificação normativa. Vigas muito curtas e regiões próximas à carga e aos apoios exigem modelos mais completos.

Para situações reais, propriedades, hipóteses e critérios precisam ser definidos e verificados por profissional habilitado.

Fontes e derivação

MIT · Christine Ortiz · Mechanics of Materials, Lecture 13 — tensões em vigas ↗TU Delft · Timoshenko beam — deformações de flexão e cisalhamento ↗

As expressões para carga central resultam do equilíbrio e da integração por trechos: para 0 ≤ x ≤ L/2, vb(x) = Px(3L² − 4x²)/(48EI) e vs(x) = Px/(2kGA); a outra metade é simétrica. Limiares, interface, mapa de cores e animação são implementações autorais para ensino.