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Propriedades Mecânicas dos Materiais. Compressão. Formas de carregamento externo:. Torção. Tração. Cisalhamento. Propriedades Mecânicas dos Materiais. Célula de carga. Detalhe do início da estricção do material. Teste de tração:. Corpo de prova. Extensômetro.

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Presentation Transcript
propriedades mec nicas dos materiais
Propriedades Mecânicas dos Materiais

Compressão

  • Formas de carregamento externo:

Torção

Tração

Cisalhamento

propriedades mec nicas dos materiais1
Propriedades Mecânicas dos Materiais

Célula de carga

Detalhe do início da estricção do material

  • Teste de tração:

Corpo de prova

Extensômetro

Gráfico de  x  do material ensaiado

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Propriedades Mecânicas dos Materiais

  • Gráfico de tensão vs. deformação ( x ):

Fratura

Fratura

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Propriedades Mecânicas dos Materiais

  • Comportamento  x :

elástica

plástica

  • Deformação elástica: é reversível, ou seja, quando a carga é retirada, o material volta às suas dimensões originais;
    • átomos se movem, mas não ocupam novas posições na rede cristalina;
    • numa curva de  x , a região elástica é a parte linear inicial do gráfico.
  • Deformação plástica: é irreversível, ou seja, quando a cargá é retirada, o material não recupera suas dimensões originais;
    • átomos se deslocam para novas posições em relação uns aos outros.

tensão

deformação

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Propriedades Mecânicas dos Materiais

  • Comportamento  x  - Deformação Elástica:
    • Em um teste de tração, se a deformação observada no material for do tipo elástica, então a relação entre a tensão e a deformação é dada pela lei de Hook:  = E. ;
    • E é o módulo de Young, ou módulo de elasticidade, e tem as mesmas unidades de , N/m2.

Descarga

Para deformações por cisalhamento a relação é equivalente: = G., onde G = módulo de cisalhamento.

tensão

Coeficiente angular = E

Carga

deformação

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Propriedades Mecânicas dos Materiais

Para alguns materiais, a porção inicial da curva tensão vs. deformação não é linear, sendo necessário o uso de outros métodos para a determinação do seu módulo de elasticidade.

  • Aneslaticidade: Para a maioria dos materiais de engenharia, existirá uma componente de deformação elástica que é dependente do tempo;
    • A deformação elástica continuará após a aplicação da tensão e após o alívio da carga, passará um intervalo de tempo finito até que o material recupere sua forma original.
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Propriedades Mecânicas dos Materiais

  • Módulo de elasticidade: fatores influentes
    • temperatura.
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Propriedades Mecânicas dos Materiais

  • Coeficiente de Poisson (): definido como sendo a razão entre as deformações lateral e axial.

O coeficiente de Poisson pode ser usado para estabelecer uma relação entre o módulo de elasticidade e o módulo de cisalhamento de um material.

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Propriedades Mecânicas dos Materiais

  • Módulos de elasticidade, de cisalhamento e coeficientes de Poisson para várias ligas metálicas à temperatura ambiente.
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Propriedades Mecânicas dos Materiais

  • Deformação Plástica:
    • tensão e deformação não são proporcionais;
    • a deformação não é reversível;
    • a deformação ocorre pela quebra e rearranjo das ligações atômicas (em materiais cristalinos, pelo movimento das discordâncias).

estricção

fratura

Corpo de prova padrão

Deformação plástica uniforme

Deformação elástica

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Propriedades Mecânicas dos Materiais

  • Tipos de material e as curvas de  x 

tensão

tensão

tensão

deformação

deformação

deformação

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Propriedades Mecânicas dos Materiais

  • Propriedades de tração: Escoamento e limite de escoamento:
    • o escoamento indica o início da deformação plástica do material.

elástica

plástica

tensão

Limite superior de escoamento

tensão

Limite inferior de escoamento

deformação

deformação

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Propriedades Mecânicas dos Materiais

  • Propriedades de tração: Escoamento e limite de escoamento

elástica

plástica

  • yé determinado pelo método de pré-deformação específica, geralmente de 0,002; ou seja, é a tensão capaz de causar uma deformação permanente de 0,2% no material;
  • O ponto de escoamento (P), também chamado limite de proporcionalidade corresponde à posição na curva onde a condição de linearidade termina, ou seja, onde a lei de Hook deixa de valer.

tensão

deformação

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Propriedades Mecânicas dos Materiais

  • Propriedades de tração: Ductilidade
    • é o grau de deformação plástica suportado até a fratura do material;
    • pode ser medida pelo alongamento percentual ou pela redução de área percentual.

frágil

dúctil

Alongamento percentual:

AL % = [(lf – l0)/l0]/x100

tensão

Redução de área percentual

RA % = [(A0 – Af)/A0]/x100

deformação

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Propriedades Mecânicas dos Materiais

  • Propriedades mecânicas típicas de vários metais e ligas em um estado recozido.

Comportamento  x do ferro com a temperatura.

MPa

103 psi

deformação

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Propriedades Mecânicas dos Materiais

  • Propriedades de tração: Resiliência:
    • capacidade de um material estocar energia quando deformado elasticamente e depois de aliviada a carga, ter essa energia recuperada.
    • o módulo de resiliência Ur representa a energia de deformação por volume necessária para tensionar um material de um estado sem carregamento até a sua tensão limite de escoamento.

Na região elástica linear:

ou

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Propriedades Mecânicas dos Materiais

  • Deformação plástica: Tenacidade:
    • representa uma medida da capacidade de um material absorver energia até a sua fratura;
    • equivale a área sob a curva  x  até o ponto de fratura.
  • O diagrama  x  de engenharia

Tensão de fratura

No diagrama de engenharia clássico de tensão vs. deformação, teremos:

1- módulo de elasticidade;

2 – tensão de escoamento;

3 – limite de resistência à tração;

4 – ductilidade: 100x fratura

5 – tenacidade:  d

tensão

deformação

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Propriedades Mecânicas dos Materiais

  • Diagrama real vs. Diagrama de engenharia

fratura

  • Diagrama real x  :
  • v = F/Ai
  • v = ln (li/l0)

Tensão real

Tensão (psi) x103

Tensão de engenharia

  • Se Vi = V0 :
  • v =  (1+ )
  • v = ln (1+ )

fratura

Onde os índices: i = instantâneo

0 = inicial

Deformação (mm/mm) x 10-2

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Propriedades Mecânicas dos Materiais

  • Tensão e deformação reais:
    • para alguns metais e ligas, a relação entre a tensão verdadeira e a deformação verdadeira, até o ponto de estricção, pode ser aproximadamente dada pela relação:

verdadeira

v= K.vn

K e n são constantes que dependem da condição do material e são tabelados.

tensão

corrigida

engenharia

deformação

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Propriedades Mecânicas dos Materiais

  • Recuperação elástica durante uma deformação plástica

Diagrama esquemático  x em tração, mostrando os fenômenos de recuperação da deformação elástica e encruamento. O limite de escoamento inicial é designado por y0; y1é o limite de elasticidade após a liberação da carga no ponto D e depois sob reaplicação da carga.

descarga

tensão

Reaplicação

da carga

deformação

Recuperação da

deformação elástica