27/06/2011

1

PROPRIEDADES MECÂNICAS

1

MÁQUINA DE TRAÇÃO

PROPRIEDADES MECÂNICAS: comportamento do

material quando sujeito à esforços mecânicos:

capacidade de resistir a estes esforços sem romper e

sem se deformar de forma incontrolável

estabelecidas por ensaios

2

PROPRIEDADES MECÂNICAS

Carga Aplicada - Tração

- Compressão

- Cisalhamento

Diagrama

σ x ε

27/06/2011

2

3

PROPRIEDADES MECÂNICAS� DIAGRAMA TENSÃO X DEFORMAÇÃO� RESISTÊNCIA À TRAÇÃO

DIAGRAMA TENSÃO X DEFORMAÇÃO (METAIS)

TENSÃO (σ)

DEFORMAÇÃO

σ = F/A

Ensaio realizado submetendo-se o material à uma carga ou força de tração crescente que promove uma deformação progressiva de aumento de comprimento do corpo de prova (CP)

4

PROPRIEDADES MECÂNICAS

Como efeito da aplicação de uma tensão tem-se a deformação (variação dimensional).

Deformação(εεεεεεεε))= lf-lo/lo= ∆∆∆∆l/lo

lo= comprimento inicial

lf= comprimento final

A deformação pode ser expressa:O número de milímetros de deformação por milímetros de comprimentoO comprimento deformado como uma percentagem do comprimento original

27/06/2011

3

5

PROPRIEDADES MECÂNICAS

A deformação pode ser:

� Elástica� Plástica

6

� DEFORMAÇÃO ELÁSTICA

PROPRIEDADES MECÂNICAS

•Prescede à deformação plástica•É reversível•Desaparece quando a tensão é removida•É praticamente proporcional à tensão aplicada (obedece a lei de Hooke)

LEI DE HOOKE

σ = E E ∈

carga

descarga

Coeficiente angular = módulo de elasticidade ou módulo de Young

27/06/2011

4

7

PROPRIEDADES MECÂNICAS

�COMPORTAMENTO NÃO LINEAR NA PARTE ELÁSTICA DA CURVA TENSÃO X DEFORMAÇÃO

TENSÃO

( σσσσ)

DEFORMAÇÃO (∈∈∈∈)

MÓDULO TANGENCIAL EM σ 2

MÓDULO SECANTE ENTRE A ORIGEM E σ 1

�DEFORMAÇÃO ELÁSTICA

Alguns materiais (concreto e muitos polímeros) não apresentam esta linearidade na porção elástica módulo de elasticidade é determinado pelo módulo tangencial ou módulo secante.

8

PROPRIEDADES MECÂNICAS

DEFORMAÇÃO PLÁSTICA

� É provocada por tensões que ultrapassam o limite de elasticidade � É irreversível porque é resultado do deslocamento permanente dos átomos

e portanto não desaparece quando a tensão é removida

27/06/2011

5

9

PROPRIEDADES MECÂNICAS

�� EE= módulo de elasticidade representa a rigidez ou resistência do material à deformação elástica.

�� EE mais rígido será o material, ou menor será a deformação elástica quando aplicadauma dada tensão.

� Deformação Elástica Não é permanente: Quando a carga aplicada é liberada a peça retorna a sua forma inicial.

10

PROPRIEDADES MECÂNICAS

MÓDULO DE ELASTICIDADE

[E]

GPa 106 Psi

Magnésio 45 6.5

AlumÍnio 69 10

Latão 97 14

Titânio 107 15.5

Cobre 110 16

Níquel 207 30

Aço 207 30

Tungstênio 407 59

�Módulo de Elasticidade para alguns metais

27/06/2011

6

11

PROPRIEDADES MECÂNICASDeformação Elástica no Nível Atômico

A direção cristalina influencia no módulo de elasticidade do material:

Os materiais não são isotrópicos em relação ao módulo de elasticidade ferro módulo de elasticidade 272.000 MPa [1 1 1] a 125.000 MPa [1 0 0] o conhecido valor de E=210.000 MPa valor médio material policristalino

12

PROPRIEDADES MECÂNICAS�� EE Está relacionado diretamente com as forças das ligações

interatômicas:� Em uma escala atômica, a deformação elástica macroscópica é

manisfestada na forma de pequenas alterações no espaçamentointeratômico e na extensão das ligações interatômicas

� A magnitude do módulo de elasticidade representa uma medida daresistência á separação exibida por atomos/íons/moléculasadjacentes, ou seja, as forças de ligação interatômicas

� Diferenças nos módulos de elasticidade de metais, cerâmicas e polímeros diferentes tipos de ligações atômicas

� Os materiais cerâmicos tem alto módulo de elasticidade, enquantoos materiais poliméricos tem baixo

E TEMPERATURA

27/06/2011

7

13

PROPRIEDADES MECÂNICASO FENÔMENO DE ESCOAMENTO

� Esse fenômeno é nitidamente observado em alguns metais de natureza dúctil, como aços baixo teor de carbono.

� Caracteriza-se por um grande alongamento sem acréscimo de carga.

14

PROPRIEDADES MECÂNICASOutras informações que podem ser obtidas das curvas

TensãoxDeformaçãoTensão de escoamentoTensão de escoamentoσσσσy= tensão de escoamento (corresponde a tensão máxima relacionada com o fenômeno de escoamento)

• De acordo com a curva “a”, onde não observa-se nitidamente o fenômeno de escoamento

•Alguns aços e outros materiais exibem o comportamento da curva “b”, ou seja, o limite

de escoamento é bem definido (o material escoa- deforma-se plasticamente-sem praticamente aumento da tensão). Neste caso, geralmente a tensão de escoamento corresponde à tensão máxima verificada durante a fase de escoamento

Não ocorre escoamento propriamente dito

Escoamento

27/06/2011

8

15

PROPRIEDADES MECÂNICAS

� Limite de Escoamento

quando não observa-se nitidamente o fenômenode escoamento, a tensão de escoamento corresponde à tensão necessária para promover uma deformação permanente de 0,2% ou outro valor especificado (obtido pelo método gráfico indicado na fig. Ao lado)

16

PROPRIEDADES MECÂNICAS

� Outras informações que podem ser obtidas das curvas tensãoxdeformação

Resistência à Tração (Kgf/mmResistência à Tração (Kgf/mm22))� Corresponde à tensão máxima

aplicada ao material antes da ruptura

� É calculada dividindo-se a carga máxima suportada pelo material pela área de seção reta inicial

27/06/2011

9

17

PROPRIEDADES MECÂNICAS

� Outras informações que podem ser obtidas das curvas tensãoxdeformação

Tensão de Ruptura (Kgf/mmTensão de Ruptura (Kgf/mm22))� Corresponde à tensão que

promove a ruptura do material� O limite de ruptura é geralmente

inferior ao limite de resistência em virtude de que a área da seção reta para um material dúctil reduz-se antes da ruptura

18

PROPRIEDADES MECÂNICAS

EXEMPLO: Um pedaço de cobre originalmente com 305 mm (12 pol) de comprimento é puxado em tração com uma tensão de 276 MPa (40.000psi). Se a sua deformação é inteiramente elástica, qual será o alongamento resultante?