19.10 : Tensões Residuais em um Eixo Circular

Em materiais que apresentam comportamento elástico e plástico, conhecidos como materiais elastoplásticos, tensões residuais podem acumular-se quando estes materiais sofrem deformação plástica. Esta deformação surge de altos níveis de tensão de cisalhamento ou de deformações significativas. Tensões residuais são tensões internas que persistem dentro de um material após a remoção da força externa que causa deformação. Este fenômeno é demonstrado ao observar o comportamento de um eixo sob torque; notavelmente, o ângulo de torção do eixo não reverte ao seu estado original após a remoção do torque, indicando a presença de tensão residual. Este comportamento é representado graficamente em um diagrama de torque versus ângulo de torção, onde o processo de descarga do eixo é representado como um caminho linear.

A metodologia para calcular estas tensões residuais incorpora o princípio da superposição. Envolve duas etapas: inicialmente avaliar as tensões induzidas pelo torque aplicado durante a fase de carregamento, seguida pela avaliação das tensões geradas pela aplicação de um torque igual e oposto para descarregar o eixo. A distribuição das tensões residuais dentro do eixo é determinada pela agregação dessas duas respostas às tensões. Uma análise mais aprofundada, traçando a tensão em relação à distância radial, revela que as tensões residuais podem alinhar-se com a direção da tensão original ou neutralizá-la. Esta visão é crucial para avaliar a resiliência e a integridade estrutural dos materiais sob estresse.