1Propriedades Mecnicas dos MateriaisPropriedades Mecnicas dos Materiais Formas de carregamento externo:
Trao
Compresso
Cisalhamento
Toro
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Teste de trao:
Clula de carga
Corpo de provaExtensmetro
Detalhe do incio da estrico do
material
Grfico de x do material ensaiado
2Propriedades Mecnicas dos MateriaisPropriedades Mecnicas dos Materiais Grfico de tenso vs. deformao ( x ):
Fratura
Fratura
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Comportamento x :
elstica plstica
tenso
deformao
Deformao elstica: reversvel, ouseja, quando a carga retirada, o materialvolta s suas dimenses originais;
tomos se movem, mas no ocupamnovas posies na rede cristalina;
numa curva de x , a regio elstica a parte linear inicial do grfico.
Deformao plstica: irreversvel, ouseja, quando a carga retirada, o materialno recupera suas dimenses originais;
tomos se deslocam para novas posiesem relao uns aos outros.
3Propriedades Mecnicas dos MateriaisPropriedades Mecnicas dos Materiais
Comportamento x - Deformao Elstica:
Em um teste de trao, se a deformao observada no material for do tipo elstica, ento
a relao entre a tenso e a deformao dada pela lei de Hook: = E. ;
E o mdulo de Young, ou mdulo de elasticidade, e tem as mesmas unidades de , N/m2.
Descarga
Coeficiente angular = E
Carga
tenso
deformao
Para deformaes porcisalhamento a relao equivalente: = G., ondeG = mdulo de cisalhamento.
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Aneslaticidade: Para a maioria dos materiais de engenharia, existir uma componente de deformao elstica que dependente do tempo;
A deformao elstica continuar aps a aplicao da tenso e aps o alvio da carga, passar um intervalo de tempo finito at que o material recupere sua forma original.
Para alguns materiais, a poro inicialda curva tenso vs. deformao no linear, sendo necessrio o uso deoutros mtodos para a determinaodo seu mdulo de elasticidade.
4Propriedades Mecnicas dos MateriaisPropriedades Mecnicas dos Materiais
Mdulo de elasticidade: fatores influentes: fora das ligaes atmicas:
Ligao forte
Ligao fraca
separao
fora
Alto E
Baixo E
E (dF/dr) r0
r0 = separao interatmica de equilbrio
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Mdulo de elasticidade: fatores influentes temperatura.
5 Coeficiente de Poisson (): definido como sendo a razo entre as deformaes lateral e axial.
O coeficiente de Poisson pode ser usado paraestabelecer uma relao entre o mdulo deelasticidade e o mdulo de cisalhamento de ummaterial.
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6Propriedades Mecnicas dos MateriaisPropriedades Mecnicas dos Materiais
Mdulos de elasticidade, de cisalhamento e coeficientes de Poisson para vrias ligas metlicas temperatura ambiente.
Propriedades Mecnicas dos MateriaisPropriedades Mecnicas dos Materiais Deformao Plstica:
tenso e deformao no so proporcionais;
a deformao no reversvel;
a deformao ocorre pela quebra e rearranjo das ligaes atmicas (em materiaiscristalinos, pelo movimento das discordncias).
fratura
Corpo
de pr
ova pa
dro
Deformao elstica
Deformao plstica
uniforme
estrico
7Propriedades Mecnicas dos MateriaisPropriedades Mecnicas dos Materiais
Tipos de material e as curvas de x ten
so
tenso
tenso
deformao deformao deformao
Propriedades Mecnicas dos MateriaisPropriedades Mecnicas dos Materiais Propriedades de trao: Escoamento e limite de escoamento:
o escoamento indica o incio da deformao plstica do material.
elstica plstica
deformao
Limite superior de escoamento
Limite inferior de escoamento
deformao
tenso
tenso
8Propriedades Mecnicas dos MateriaisPropriedades Mecnicas dos Materiais
Propriedades de trao: Escoamento e limite de escoamento
elstica plstica
deformao
tenso
y determinado pelo mtodo de pr-deformao especfica, geralmente de0,002; ou seja, a tenso capaz decausar uma deformao permanente de0,2% no material;
O ponto de escoamento (P), tambmchamado limite de proporcionalidadecorresponde posio na curva onde acondio de linearidade termina, ou seja,onde a lei de Hook deixa de valer.
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Propriedades de trao: Ductilidade o grau de deformao plstica suportado at a fratura do material; pode ser medida pelo alongamento percentual ou pela reduo de rea percentual.
tenso
deformao
frgil
dctilAlongamento percentual:
AL % = [(lf l0)/l0]/x100
Reduo de rea percentual
RA % = [(A0 Af)/A0]/x100
9Propriedades Mecnicas dos MateriaisPropriedades Mecnicas dos Materiais Propriedades mecnicas tpicas de vrios metais e ligas em um estado recozido.
MPa
103psi
deformao
Comportamento x doferro com a temperatura.
Propriedades Mecnicas dos MateriaisPropriedades Mecnicas dos Materiais Propriedades de trao: Resilincia:
capacidade de um material estocar energia quando deformado elasticamente e depois dealiviada a carga, ter essa energia recuperada.
o mdulo de resilincia Ur representa a energia de deformao por volume necessria paratensionar um material de um estado sem carregamento at a sua tenso limite deescoamento.
Na regio elstica linear:
ou
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Propriedades Mecnicas dos MateriaisPropriedades Mecnicas dos Materiais
Deformao plstica: Tenacidade: representa uma medida da capacidade de um material absorver energia at a sua fratura; equivale a rea sob a curva x at o ponto de fratura.
O diagrama x de engenharia
tenso
deformao
No diagrama de engenhariaclssico de tenso vs.deformao, teremos:
1- mdulo de elasticidade;
2 tenso de escoamento;
3 limite de resistncia trao;
4 ductilidade: 100x fratura
5 tenacidade: d
Tenso de fratura
Propriedades Mecnicas dos MateriaisPropriedades Mecnicas dos Materiais Diagrama real vs. Diagrama de engenharia
Tenso
(psi)
x103
Deformao (mm/mm) x 10-2
Tenso real
fratura
fratura
Tenso de engenharia
Diagrama real x :
v = F/Aiv = ln (li/l0)
Se Vi = V0 :
v = (1+ )
v = ln (1+ )
Onde os ndices: i = instantneo
0 = inicial
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Tenso e deformao reais:
para alguns metais e ligas, a relao entre a tenso verdadeira e a deformao verdadeira, at o ponto de estrico, pode ser aproximadamente dada pela relao:
tenso
deformao
verdadeira
engenharia
corrigidav = K.vn
K e n so constantesque dependem dacondio do materiale so tabelados.
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Recuperao elstica durante uma deformao plstica
tenso
deformao
descarga
Reaplicaoda carga
Recuperao da
deformao elstica
Diagrama esquemtico x emtrao, mostrando os fenmenosde recuperao da deformaoelstica e encruamento. O limitede escoamento inicial designadopor y0; y1 o limite deelasticidade aps a liberao dacarga no ponto D e depois sobreaplicao da carga.
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Dureza: a medida da resistncia do material a uma deformao plstica localizada. Vantagens do teste de dureza:
simples e barato; no-destrutivo; pode-se estimar outras propriedades a partir da dureza do material.
Tipos de testes: os mais comuns so o de Rockwell e Brinell
Prof. Prof.
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Tcnicas de ensaio de dureza.
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Correlao entre dureza e o limite de resistncia a traoLR
T (MP
a)
Nmero ndice de dureza BrinellLR
T (103
psi)
LRT (MPa) = 3,45 x HB
LRT (psi) = 500 x HB
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Correlao entre dureza e o limite de resistncia a trao
Para projetos prticos emengenharia o limite deescoamento o parmetromais importante
Tenso de projeto:
p = N cN = fator de projeto
c = tenso calculada
Tenso de trabalho:
t = e/NN = fator de segurana
e = tenso limite de escoamento
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