Questão de Engenharia e Arquitetura

QUESTÃO 33 – DISCURSIVA A fibra retirada das folhas de curauá (Ananas erectifolius), uma bromélia de grande porte da região amazônica e que pertence à mesma família do abacaxi, pelas suas propriedades mecânicas de alta resistência, baixa densidade — capaz de conferir leveza ao produto final — e potencial para reciclagem, está cotada para substituir a fibra de vidro empregada como reforço ao plástico na fabricação de peças de tamanho reduzido e finos detalhes geométricos. A fibra de vidro é uma matéria-prima que requer alto consumo de energia para ser produzida. Além disso, os produtos feitos com esse material não podem ser reciclados por nenhum processo conhecido atualmente. A fibra do curauá, por outro lado, pode ser reciclada e é produzida com baixo consumo energético, apenas o necessário para o processo de extração e moagem da planta. RASCUNHO –

tensão QUESTÃO 33 Considere que a fibra de curauá seja utilizada como reforço em uma matriz polimérica de comportamento mecânico predominantemente dúctil. Considerando, ainda, que a figura acima mostra as curvas de tensão-deformação para esses dois tipos de material, isoladamente, faça o que se pede a seguir. ' No gráfico de tensão-deformação, escreva as letras F e M ao lado das curvas correspondentes à fibra de carauá (F) e à matriz polimérica (M), respectivamente. (valor: 2,0 pontos) ' Desenhe no gráfico a curva correspondente ao compósito resultante fibra-polímero. (valor: 4,0 pontos) ' Por meio de um conjunto de linhas paralelas aos eixos do gráfico, delimite e indique os dois estágios de deformação do compósito fibra-polímero. (valor: 4,0 pontos) 16 QUESTÃO 34 – DISCURSIVA A articulação é um componente importante no sistema do esqueleto humano. A parte superior do fêmur termina em um cabeçote com formato esférico, que se ajusta no interior de uma cavidade em forma de copo (o acetábulo). Alguns materiais metálicos e cerâmicos têm sido utilizados, com relativo grau de sucesso, na fabricação dos componentes de próteses. As restrições quanto às propriedades dos materiais usados para compor estes elementos são muito rígidas, devido à complexidade química e à mecânica da articulação da bacia. Além de serem biocompatíveis e terem alta resistência à corrosão, os componentes artificiais utilizados como próteses devem suportar forças de natureza complexa. Dessa forma, as características mecânicas, tais como módulo de elasticidade, limite de escoamento, limite de resistência à tração, resiliência e a tenacidade, são importantes na seleção de materiais para compor uma prótese de bacia. Considerando o texto acima, faça o que pede a seguir. A) Redija um parágrafo explicando a correlação entre tensão e deformação segundo a lei de Hooke. 1 2 3 (valor: 1,0 ponto) RASCUNHO – QUESTÃO 34 – A RASCUNHO – QUESTÃO 34 – B B) Desenhe uma curva padrão de tensão-deformação de um ensaio de tração uniaxial, e indentifique, nessa curva, com as letras a, b e c os seguintes pontos notáveis: (valor: 6,0 pontos) a) limite de proporcionalidade; b) limite de escoamento; c) limite de resistência à tração. C) Defina tenacidade e os módulos de elasticidade e de resiliência, na situação estática, e descreva como essas grandezas podem ser identificadas na curva de tensão-deformação. (valor: 3,0 pontos) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 RASCUNHO – QUESTÃO 34 – C 17 QUESTÃO 35 – DISCURSIVA No projeto de fabricação de uma peça, confeccionada a partir de chapa metálica, foi verificada a necessidade se fazerem dois entalhes, como mostrado na figura I. Esses entalhes permitem a passagem de pinos que atuam como guias de posicionamento e ajuste da peça na sua montagem final. Quando em operação, essa peça será submetida a cargas que resultam em tensões de tração (cíclicas), com a direção indicada esquematicamente na figura I. As análises das tensões na peça, sem os entalhes, indicaram valores de tensão máxima de 114 MPa. Com a presença dos entalhes ocorre alteração no campo de tensões à frente deles, e o valor da tensão de tração máxima na região adjacente à ponta do entalhe, perpendicular ao plano desse entalhe, pode ser calculado utilizando-se o fator de concentração de tensões (Kt), de acordo com as curvas da figura II. Na figura III é apresentada a curva de resistência à fadiga do material utilizado na confecção da peça, nas mesmas condições ambientais e de temperatura nas quais o material será utilizado. Nessa figura, a tensão de tração (cíclica) que atua na peça é máxima e N representa o número de ciclos para a fratura associado a essa tensão máxima. O material possui limite de escoamento de 750 MPa e limite de resistência de 850 MPa, e a peça possui dimensões h = 80cm, b = 64cm, r = 16cm. Com base nessas informações e nas figuras apresentadas abaixo, faça o que se pede a seguir. F

F Figura I 400

(MPa)300 F tensão,200 100 4 5 6 10 10 10 t3,8

3,4 3,0 2,6 2,2 1,8 1,4 1,0 fator de concentração de tensões K0 0,2 0,4 0,6 0,8 r/h Figura II 70 60 50 3 40 30 tensão (10 psi) 20 10 7 8 9 10 10 10 ciclos até a falha, N (escala logarítmica) Figura III 18 A) A partir das informações fornecidas, determine o valor aproximado do fator de concentração de tensões (Kt) para a peça e justifique como esse valor foi obtido. 1 2 3 4 5 6 7 (valor: 4,0 pontos) RASCUNHO – QUESTÃO 35 – A B) Considerando as condições de carregamento, e a partir do valor da tensão máxima local originada pela presença dos entalhes, estime a vida em fadiga da peça. Descreva como esse resultado foi alcançado. (valor: 4,0 pontos) 1 2 3 4 5 6 7 RASCUNHO – QUESTÃO 35 – B C) Descreva como estimar graficamente, a partir da figura III, a vida em fadiga da peça sem entalhe e compare as diferenças da vida em fadiga das duas peças (com e sem entalhe). (valor: 2,0 pontos) 1 2 3 4 5 6 7 RASCUNHO – QUESTÃO 35 – C 19

1 A seguir serão apresentadas 20 (vinte) questões de Múltipla Escolha relativas ao Núcleo de Conteúdos Profissionalizantes Específicos dos cursos de Engenharia Grupo V. 2 Deste conjunto, você deverá ESCOLHER APENAS 5 (cinco) questões para responder. Você deverá responder às 5 (cinco) questões que desejar, independentemente de qual seja o seu curso, deixando as demais sem resposta. Se você responder a mais de 5 (cinco) questões, SOMENTE SERÃO CORRIGIDAS AS 5 (CINCO) PRIMEIRAS RESPONDIDAS. 3 Observe atentamente os números das questões que você decidir responder para assinalar corretamente no Caderno de Respostas.