19.7 : Concentrações de Tensão em Eixos Circulares

Considere a fórmula da torção elástica, que se aplica a um eixo circular com seção transversal consistente. Esta fórmula assume que as extremidades do eixo estão carregadas com placas rígidas firmemente fixadas. No entanto, em muitos casos, os torques são aplicados ao eixo através de mecanismos como acoplamentos de flange ou engrenagens, que são conectados por chavetas inseridas em rasgos de chaveta. Este método de aplicação modifica a distribuição de tensões próximo ao ponto de aplicação do torque, fazendo com que ela se desvie das distribuições previstas pela fórmula de torção. Além disso, mudanças repentinas no diâmetro também podem causar uma distribuição irregular das concentrações de tensão, particularmente em torno das áreas de junta.

Estas tensões podem ser mitigadas incorporando um filete. O fator de concentração de tensão pode representar o maior valor da tensão de cisalhamento no filete. Este fator, que depende das relações entre o diâmetro do eixo e o tamanho do filete, pode ser calculado antecipadamente e salvo para referência futura e aplicação prática. Este método de análise permanece eficaz se o valor máximo da tensão permanecer dentro do limite elástico do material. Se ocorrerem deformações plásticas, elas levarão a valores de tensão de pico mais baixos, enfatizando que a compreensão desses fatores e seu impacto na distribuição de tensões é crucial para aplicações precisas e práticas da fórmula de torção elástica.