20.8 : Concentrações de Tensão

O conceito de concentração de tensão é crucial para compreender como os materiais respondem às tensões de flexão, particularmente quando existem irregularidades ou descontinuidades na geometria do material. Normalmente, assume-se que a tensão num elemento simétrico sujeito a flexão pura está uniformemente distribuída por toda a secção transversal. No entanto, esta suposição não se aplica quando há variações na geometria da seção transversal ou na presença de entalhes e furos.

O fator de concentração de tensão quantifica o aumento da tensão em pontos de descontinuidade. Ele é a razão entre a tensão máxima na descontinuidade e a tensão nominal calculada para a seção transversal uniforme. Este fator é essencial na engenharia de projeto para garantir que as estruturas possam suportar tensões sem falhar, especialmente em pontos onde a tensão é amplificada devido a irregularidades geométricas.

Por exemplo, em uma placa com entalhe em forma de U sob tensão de flexão, o fator de concentração de tensão aumenta com a inclinação da geometria do entalhe. Da mesma forma, para uma barra arredondada com um furo circular submetida à flexão pura, o fator de concentração de tensões depende da razão entre o diâmetro do furo e o diâmetro da barra. Esta relação ilustra que à medida que o diâmetro do furo aumenta em relação ao diâmetro da barra, o fator de concentração de tensão aumenta.