O módulo conta. Teoria de vigas. Projetos rígidos.
Seleção de materiais para estruturas rígidas. A rigidez é o módulo vezes o momento de inércia. Com materiais de módulo alto conseguem-se estruturas rígidas mais finas.
Seleção de material por rigidez
Por módulo: cerâmica, aço, titânio, ferro fundido, alumínio, magnésio, plásticos de engenharia e, por fim, plásticos de grande consumo.
Princípios principais.
Módulo de referência
O aço-carbono tem o módulo mais alto entre os materiais correntes.
Amortecimento de vibrações
O ferro fundido amortece bem e mantém rigidez razoável.
Rígido e leve
O titânio tem 55 % do módulo do aço e 56 % da sua densidade.
Leve, menos rígido
O alumínio tem 35 % do módulo do aço.
O mais leve, com E baixo
A menor densidade, mas também módulo baixo.
Anisotrópico
Nos compósitos a rigidez depende da direção das fibras.
O plástico mais rígido
O PEEK está entre os plásticos de engenharia mais rígidos.
E = 8-12 GPa
A fibra de vidro triplica o módulo do plástico.
Construção
Material rígido em escala de construção.
Perguntas frequentes
Por módulo: cerâmica, aço, titânio, ferro fundido, alumínio, magnésio, plásticos de engenharia e, por fim, plásticos de grande consumo.
É a rigidez por unidade de massa. Aço e alumínio ficam quase no mesmo patamar; o berílio e os compósitos são os mais altos.
A dimensão entra ao cubo e pesa muito mais que o módulo. Dobrar a espessura multiplica a rigidez por 8; trocar de material, no máximo por 3.
A fibra de carbono é rígida na direção das fibras e fraca na transversal. Para equilibrar, lamine a 45° combinado com 0/90°. É uma aplicação premium.
Sem reforço, os mais rígidos são o PEEK, o PEI e o PSU. Com fibra de vidro sobem de 3 a 5 vezes, e com fibra de carbono mais ainda.
O aço é o metal rígido mais barato. O alumínio custa menos, mas é menos rígido. Os compósitos são caros, embora o módulo específico seja alto.
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