Propriedades Mecânicas Dos Materiais

Propriedades Mecânicas Propriedades Mecânicas dos Materiaisdos Materiais

Engº Renato de Marchi Vieira dos Santos

Propriedades Mecânicas dos MateriaisPropriedades Mecânicas dos Materiais

• Formas de carregamento externo:

Tração

Compressão

Cisalhamento

Torção


• Teste de tração:

Célula de carga

Corpo de provaExtensômet

ro

Detalhe do início da estricção do

material

Gráfico de x do material

ensaiado


• Gráfico de tensão vs. deformação ( x ):

Fratura

Fratura


• Comportamento x :

elástica plástica

ten

são

deformação

• 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.


• 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

Coeficiente angular = E

Carga

ten

são

deformação

Para deformações por cisalhamento a relação é

equivalente: = G., onde G = módulo de cisalhamento.


• 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.

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.


• Módulo de elasticidade: fatores influentes temperatura.

• 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.




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

Propriedades Mecânicas dos MateriaisPropriedades 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).

fratura

Corp

o d

e p

rova

pad

rão

Deformação elástica

Deformação plástica uniforme

estricção


• Tipos de material e as curvas de x

ten

sã o

ten

sã o

ten

são

deformação

deformação

deformação

Propriedades Mecânicas dos MateriaisPropriedades Mecânicas dos Materiais• Propriedades de tração: Escoamento e limite de escoamento:

o escoamento indica o início da deformação plástica do material.

elástica plástica

deformação

Limite superior de escoamento

Limite inferior de escoamento

deformação

ten

são

ten

são


• Propriedades de tração: Escoamento e limite de escoamento

elástica plástica

deformação

ten

são

y é 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.


• 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.

ten

são

deformação

frágil

dúctilAlongamento percentual:

AL % = [(lf – l0)/l0]/x100

Redução de área percentual

RA % = [(A0 – Af)/A0]/x100

Propriedades Mecânicas dos MateriaisPropriedades Mecânicas dos Materiais• Propriedades mecânicas típicas de vários metais e ligas em um estado recozido.

MPa

10

3

psi

deformação

Comportamento x do ferro com a temperatura.

Propriedades Mecânicas dos MateriaisPropriedades 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


• 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

ten

são

deformação

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 de fratura


• Diagrama real vs. Diagrama de engenhariaTen

são (

psi

) x1

03

Deformação (mm/mm) x 10-2

Tensão real

fratura

fratura

Tensão de engenharia

• Diagrama real x :

v = F/Ai

v = ln (li/l0)

• Se Vi = V0 :

v = (1+ )

v = ln (1+ )

Onde os índices: i = instantâneo

0 = inicial


• 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:

ten

são

deformação

verdadeira

engenharia

corrigidav = K.v

n

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


• Recuperação elástica durante uma deformação plásticate

nsã

o

deformação

descarga

Reaplicação

da carga

Recuperação da

deformação elástica

Diagrama esquemático x em tração, mostrando os fenômenos de recuperação da deformação elástica e encruamento. O limite de escoamento inicial é

designado por y0; y1 é o

limite de elasticidade após a liberação da carga no ponto D e depois sob reaplicação da carga.

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