20.7 : Flexão de Elementos Feitos de Diversos Materiais

Ao analisar um elemento estrutural composto por dois materiais diferentes com áreas de secção transversal idênticas, é crucial compreender como as suas propriedades elásticas distintas afetam a resposta do elemento sob carga. A análise envolve a avaliação das distribuições de tensões e deformações usando o conceito de seção transformada, que leva em conta variações nas propriedades do material.

A Lei de Hooke determina a tensão em cada material, afirmando que a tensão é proporcional à deformação, mas varia devido ao módulo de elasticidade diferente de cada material. A deformação normal muda linearmente com a distância do eixo neutro, levando a diferentes distribuições de tensão em cada segmento de material e influenciando a força exercida em cada segmento. O cálculo de forças e momentos do elemento composto é simplificado relacionando a força em material ao outro, definindo a relação entre seus módulos elásticos.

A relação de módulos elásticos transforma a seção de um material em uma seção equivalente do outro, ajustando sua contribuição para o comportamento estrutural geral. A proporção dos módulos elásticos influencia significativamente a geometria da seção transformada. Quando a relação é maior que um, o material com maior módulo aparece efetivamente mais largo na seção transformada, indicando maior rigidez. Por outro lado, se a relação for menor que um, o material parece mais estreito, significando menor rigidez. Esta transformação é crítica para calcular a posição do eixo neutro e o momento de inércia, e é essencial para determinar tensões de flexão e deflexões em vigas mistas, garantindo assim a integridade estrutural sob diversas condições de carga.