Qual é a diferença entre tensão de cisalhamento e tensão de rolamento?

A principal diferença é que a tensão do rolamento é uma ação compressiva, enquanto a tensão de cisalhamento é uma ação de cisalhamento (pense em como as tesouras funcionam).

Uma maneira de ilustrar a diferença é o caso de uma interação placa-parafuso:

Os planos amarelos são carregados sob tensão de cisalhamento, enquanto o plano vermelho é carregado em tensão de rolamento (compressiva).

A resistência de um material é diferente para tensões de cisalhamento e compressão, sendo a cisalhamento mais baixa. Essa é uma diferença importante, pois em um determinado caso, ambas as forças devem ser verificadas para garantir que a peça não falhe. Geralmente, a falha no cisalhamento ocorre devido à queda / ruptura, enquanto a falha no rolamento ocorre devido à queda / curvatura.

Pode ser bastante simples calcular os níveis de tensão para um parafuso e uma placa, mas casos mais complexos com vários parafusos e placas requerem técnicas de análise abrangentes, como a Análise de Elementos Finitos. Além disso, se você deseja incluir em seus cálculos tensões devido ao contato e / ou atrito.

Aqui está uma ótima leitura, se você quiser saber mais sobre a FEA e a análise de conexões parafusadas:

  • FEA para Iniciantes - Análise de Elementos Finitos | Blog do SimScale
  • https://www.simscale.com/blog/2016/09/contact-mechanics-friction/

Para juntas aparafusadas sem cisalhamento de pré-carga, a tensão é calculada como tensão do rolamento: força sobre a área. Assim como a tensão do rolamento, também é uma tensão média e o cisalhamento máximo será maior. Se uma junta parafusada não tiver separação ou folga, pode ocorrer uma situação de cisalhamento direto - cisalhamento sem dobrar.

τ = V / Ashear

Onde:

τ = tensão de cisalhamento

V = força

Ashear = Área em cisalhamento

Carregando estresse

Propriedades do rolamento são forças que atuam no orifício pelo qual um parafuso passa. Um teste de rolamento é determinar se pode haver alguma deformação do furo. A pré-carga reduzirá as forças do rolamento, mas nem todas as juntas parafusadas são pré-carregadas. Para calcular a tensão do rolamento, divida a força sobre a área de contato entre o fixador e o furo. Teoricamente, geralmente é a área simples da superfície do rolamento.

δb = P / Ab

Onde …

δb = força do rolamento

P = forças de Axiel atuando no fixador ou placa

Ab = área de apoio

Dependendo da folga entre o fixador e o furo, a área do rolamento pode ser o comprimento da área de contato multiplicada pelo diâmetro do furo. Se houver folga, multiplicar a resposta por Pi dividido por quatro será mais preciso. Nenhuma dessas equações leva em consideração que a tensão não é distribuída igualmente pelo diâmetro do furo. A distribuição de tensão é mais próxima de uma elipse, com mais força na direção da força axial. A adição de mais parafusos reduz as tensões dos rolamentos, aumentando a área em vários furos.