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Universidade Estadual de Campinas |
Faculdade de Engenharia Mecânica |
Aula 37
Assunto: Formulação Variacional de Problemas de Mecânica
Objetivos:
- Revisão das hipóteses cinemáticas e da taxa de deformação do problema de barra plana.
- Caracterização dos movimento de corpo rígido de um elemento de barra como translações ao longo da direção axial ou seja do eixo X do sistema de referência.
- Determinação da potência interna, definindo a força normal numa barra.
- Aplicação do PPV para ações não-rígidas estabelecendo a igualdade das potências interna e externa para toda ação de movimento virtual, implicando na condição de equilíbrio de esforços internos e externos. A partir do PPV, obtém-se uma expressão para a potência externa.
- A partir da expressão da potência externa, efetua-se a integração por partes desta expressão, caracterizando os esforços externos e condições de contorno compatíveis com a cinemática adotada. No caso da barra, as forças externas são cargas distribuídas ao longo do elemento e as condições de contorno são forças axiais aplicadas nas extremidades. Além disso, obteve-se a equação diferencial de equilíbrio da barra em termos da força normal.
Observa-se que as formas dos esforços externos e condições de contorno surgem naturalmente na formulação variacional. Assim, não parte-se a-priori do conceito de força como no caso da mecânica de Newton. Este conceito surge a partir do PPV como elemento de dualidade das ações de movimento e do conceito de potência externa.
- Aplicação do PPV para ações de movimento rígidas obtendo-se a condição de equilíbrio da barra, ou seja, a resultante das forças externas aplicadas são nulas.
- Supondo que o material da barra é elástico linear e aplicando a lei de Hooke, obtém-se a equação diferencial e condições de contorno da barra em termos de deslocamentos. A partir daí, apresentaram-se os conceitos de verificação e dimensionamento de barras.
Referência: notas de aula e arquivo apostila.pdf.
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