1 LISTA DE EXERCICIOS 2022 - jose rubens

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DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA MECÂNICA
 DISCIPLINA: MATERIAIS DE CONSTRUÇÃO MECANICA
 PROFESSOR: JOSÉ RUBENS G. CARNEIRO
1a LISTA DE EXERCÍCIOS 
1. A estrutura física dos materiais sólidos na prática depende do arranjo atômico dos seus átomos, íons ou moléculas. Os metálicos e cerâmicos são exemplos de materiais que apresentam uma estrutura cristalina definida. Em relação aos materiais metálicos, julgue os itens subseqüentes :
a) O ferro cúbico de faces centradas ( CFC) é mais dúctil que o ferro cúbico de corpo centrado ( CCC) por possuir um número de sistemas de deslizamento superior.
b) Metais e ligas com estrutura cristalina CFC apresentam elevado módulo de elasticidade.
c) Metais e ligas com estrutura cristalina hexagonal compacta ( HC) apresentam uma elevada capacidade de deformação plástica , superior às de metais e ligas CFC.
d) O fator de empacotamento de 0,74 da estrutura CFC é a razão da elevada ductilidade das ligas que apresentam esse arranjo atômico.
e) O plano atômico (110) do ferro CCC é menos compacto do que o plano (111) do ferro CFC.
2. Os cristais, na realidade, contêm diversas imperfeições e defeitos que afetam as suas propriedades físicas e mecânicas , que, por sua vez, afetam as propriedades dos materiais usados em engenharia . Em relação aos defeitos cristalinos , julgue os itens a seguir:
a) A presença de lacunas ou vacâncias em metais e ligas metálicas possibilita a difusão de átomos substitucionais.
b) O aumento da temperatura diminui a quantidade de lacunas , reduzindo o coeficiente de difusão atômica.
c)	Os contornos de grão são defeitos planares que favorecem as transformações de fases por nucleação e crescimento.
d) O menor fator de empacotamento da região de contorno de grão favorece os mecanismos de difusão atômica.
e) A presença de discordâncias explica porque os materiais deformam-se plasticamente em uma carga que produz tensão bem superior à prevista pelo modelo teórico.
3.Para um tamanho de grão ASTM número 4 , aproximadamente quantos grãos devem existir por polegada quadrada em uma micrografia tirada com uma ampliação de 100X? 
4. Uma fotomicrografia foi tirada de algum metal com uma ampliação de 100X, e foi determinado que o número de grãos por polegada quadrada era de 10. Calcule o número ASTM do tamanho de grão para esta liga.
R:n=4,3
5. Suponha a contagem de 16grãos/pol2 em uma fotografia observada com aumento de 250X. Qual é o número de tamanho de grão ASTM?
R: n=7,64
6. Para um número de tamanho de grão ASTM 8, calcule o número de grãos por polegada quadrada (a) em um aumento de 100X (b) sem aumento 
R: (a) 128grãos/pol2 (b) 1280000grãos/pol2
7. Observa-se 25grãos/pol2 com aumento de 50X em uma microestrutura. Determine o número do tamanho de grão ASTM?
R: n=3,64 
8. Assuma que o tamanho de grão ≠6 representa um corte bidimensional através de um sólido. (a)Estime a área de contorno de grão (b) Repita para o ≠2.
R: (a)53mm2/mm3 (b) 13mm2/mm3 
9. Quantos grãos são observados por polegada quadrada a 100 vezes num microscópio para ≠8 ? ≠5? (c) repita para um aumento de 200 vezes.
R: (a) 128 (b) 16 (c) 4
10. Estime a área de contorno de grão por unidade de volume para o ferro na Figura 1.1 abaixo, sabendo-se que o aumento utilizado foi de 250X e o raio do círculo foi de 25mm. 
Figura 1.1 – Microestrutura de alguns materiais para determinação do tamanho de grão pelo método do intercepto linear
R: 35 mm2/mm3
11. (a)Defina um sistema de escorregamento? Esse sistema de escorregamento é o mesmo para diferentes metais? Justifique a resposta? Explique a diferença entre a tensão de cisalhamento resolvida e a tensão de cisalhamento resolvida crítica?
(b)Algumas vezes coscos é conhecido como fator Schmidt. Determine a grandeza do fator de Schmidt para um monocristal com estrutura cristalina CFC que está orientado com a sua direção [110] paralela ao eixo de carregamento(c)Considere um monocristal metálico orientado de tal modo que a normal ao plano de escorregamento e a direção de escorregamento estão a ângulos de 43,1° e 47,9° , respectivamente, com o eixo de tração. Se a tensão de cisalhamento resolvida crítica é de 20,7MPa
(3000psi),dizer se a aplicação de uma tensão de 45MPa( 6500psi) irá causar o escoamento do monocristal. Caso negativo, qual será a tensão necessária?
R: (b)0,489 ; (c) 22,09MPa;(d)42,33MPa
12. Um monocristal de alumínio está orientado para um ensaio de tração de tal modo que a normal ao seu plano de escorregamento faz um ângulo de 28,1° com o eixo de tração. Três possíveis direções de escorregamento fazem ângulos de 62,4°, 72,0° e 81,1° com o mesmo eixo de tração. 
(a)Qual dessas três direções de escorregamento é a mais favorecida?
(b)Se a deformação plástica tem início a uma tensão de tração de 1,95MPa ( 280psi) , determine a tensão de cisalhamento resolvida crítica para o alumínio.
R: (a)62,4°;0,68MPa
13. Considere um monocristal de prata que está orientado de tal modo que uma tensão de tração é aplicada ao longo de uma direção [110]. Se ocorre escorregamento em um plano (111) e uma direção [01] , e o escorregamento é iniciado quando é aplicada uma tensão de tração de tração de 1,1MPa (160psi) , calcule a tensão de cisalhamento resolvida crítica.
R: (a)0,4490 MPa
14. Determine a tensão de tração que deverá ser aplicada segundo a direção [10] de um monocristal de cobre de elevada pureza , de modo a provocar escorregamento no sistema (1)[01]. A tensão tangencial resolvida crítica do cristal é 0,70MPa.
R: 1,71MPa
15.	Uma força de 660N é aplicada na direção [111] de um cristal cúbico. Qual a componente na direção [110]? Uma tensão axial de 123MPa atua na direção [110] de ferro CCC. Qual é a tensão de cisalhamento efetiva na direção [101] do plano (010)?
Um cristal de alumínio desliza no plano (111) segundo a direção [10] com uma tensão aplicada de 3,5MPa na direção [11]. Qual a tensão de cisalhamento efetiva?
R: 540N ; 43,5MPa ; 0,95MPa 
16. Uma medição de dureza Brinell , empregando um penetrador com 10mm de diâmetro e uma carga de 500kgf , produz um impressão de 4,5mm em uma placa de alumínio. Determine o número de dureza Brinell ( HB) do metal.
R:30HB
17. Quando, em um teste Brinell, uma carga de 3000kgf é aplicada com uma esfera com 10mm de diâmetro numa amostra de aço, produz-se uma impressão de 3,1mm . Estime o limite de resistência do aço.
R:130kgf/mm2
18. 	Ao se determinar a dureza Brinell de uma amostra de cobre , utilizou-se penetrador com diâmetro de 1mm e carga de 10kgf. Se o diâmetro da impressão encontrado foi de 0,50mm , calcule o valor da dureza Brinell desta amostra. Se a relação entre a dureza Brinell e o limite de resistência para o cobre é de 2 , calcule o limite de resistência do cobre. Qual foi a relação de carga utilizada?
R:23,75kgf/mm^2; 10
19.	Ao se efetuar medições de dureza, qual será o efeito de se efetuar uma impressão muito próxima a uma impressão preexistente? Por que?
R:Alteração.
	20) A figura ao lado mostra duas impressões de dureza (macrodureza) na superfície de um material inicialmente polido. Mais abaixo encontra-se o perfil de uma seção reta nesta região. Pergunta-se:
a) Qual provavelmente foram os dois tipos de durezas medidas? Identifique-as pelos nos (1 e 2).
b) A distância entre as impressões está correta (admita que a impressão 1 foi feita primeiramente)?
c) O que você poderia afirmar quanto à ductilidade do material ensaiado?
 
d) Considerando que as medições foram feitas corretamente, você esperaria que ambos os valores obtidos nas duas medições se correspondem exatamente? Explique a sua afirmação.
	
21. Um corpo-de-prova de alumínio que possui um seção reta retangular de 10mm x 12,7mm é puxado em tração com uma força de 35500N , produzindo apenas uma deformação elástica. Calcule a deformação resultante. E=69GPa, = 0,33
R: z = 0,004051 ; x= -0,001337
22. Uma barra de alumínio com 12,7mm de diâmetro está submetida a uma força de 11120N . Calcule a tensão nominal na barra,em Pa e MPa
R:87,8.106 Pa , 87,8MPa.
23. Um corpo-de-prova cilíndrico feito a partir de uma liga de titânio que possui um módulo de elasticidade de 107GPa e um diâmetro original de 3,8mm irá experimentar somente deformação elástica quando uma carga de tração de 2000N for aplicada. Compute o comprimento máximo do corpo-de-prova antes da deformação, se o alongamento máximo admissível é de 0,42mm? 
R : 254,82mm 
24. Uma barra de aço com 100mm de comprimento possui um seção reta quadrada com 200mm de aresta é puxada em tração com uma carga de 89000N , e experimenta um alongamento de 0,10mm . Admitindo que a deformação seja inteiramente elástica, calcule o módulo de elasticidade do aço.
R: 222,50GPa 
25. Considere um fio cilíndrico de titânio com 3,0mm de diâmetro e 2,5 x 104mm de comprimento. Calcule o seu alongamento quando uma carga de 500N é aplicada. Suponha que a deformação seja totalmente elástica. Dado: E=107GPa.
R: 16,52mm 
26. Um bastão cilíndrico feito de cobre ( E= 110GPa) com limite de elasticidade de 240MPa deve ser submetido a uma carga de 6660N . Se o comprimento do bastão é de 380mm qual deve ser o seu diâmetro para permitir um alongamento de 0,50mm?
R: 7,65mm
27. Monocristais de algumas substâncias apresentam propriedades anisotrópicas , isto é, elas dependem da orientação cristalográfica. Uma dessas propriedades é o módulo de elasticidade. Para monocristais cúbicos, o módulo de elasticidade em uma direção geral [uvw] , Euvw, é descrito pela relação :
1/ Euvw = 1/E100 -3 ( 1/E100 – 1/E111)( 22 + 2 2 + 22)
onde Euvw e E111 são os módulos de elasticidade nas direções [100] e [111] ,respectiva mente; , e são os cossenos dos ângulos entre [uvw] e as respectivas direções [100], [010], e [001] . Verifique que os valores para E110 para o alumínio , cobre e o ferro na tabela abaixo estão corretos.
	Metal
	Módulo de Elasticidade ( GPa)
	
	[100]
	[110]
	[111]
	Alumínio
	63,7
	72,6
	76,1
	Cobre
	66,7
	130,3
	191,1
	Ferro
	125,0
	210,5
	272,7
R: Certo
28. O módulo de elasticidade E é proporcional à inclinação da curva força interiônica-separação na distância de equilíbrio, isto é:
E ( dF/dr ) r0
 
Desenvolva uma expressão para a dependência do módulo de elasticidade em relação a esses parâmetros A,B e n (para o sistema de dois íons) usando o seguinte procedimento:
(a) Estabeleça uma relação para a força F como uma função de r , tendo em mente que 
 F = dEr/ dr
(b) Agora tire a derivada dF/dr
(c) Desenvolva uma expressão para r0, a separação em condições de equilíbrio
(d) Finalmente, substitua essa expressão para r0 na relação que foi obtida ao tirar dF/dr.
R : 
29. Um corpo-de-prova cilíndrico de alumínio com diâmetro de 19mm e comprimento de 200mm é deformado elasticamente em tração com uma força de 48800N. Sabendo-se que E=69GPa , G=25GPa e =0,33 , determine o seguinte:
(a) A quantidade segundo a qual este corpo-de-prova irá se alongar na direção da tensão aplicada
(b) A variação no diâmetro do corpo-de-prova. O diâmetro irá aumentar ou diminuir?
R : (a) 0,50mm ; (b) -0,01564mm 
30. Um corpo-de-prova cilíndrico de uma liga metálica hipotética é solicitado em compressão.Se os seus diâmetros original e final são de 20 e 20,025mm, respectivamente,e o seu comprimento final é de 74,96mm,calcule o seu comprimento original se a deformação ocorrida é totalmente elástica. Os módulos de elasticidade e de cisalhamento para esta liga são de 105GPa e 39,7GPa, respectivamente. 
R : (a) 75,25mm
31. Uma liga de latão é conhecida por possuir um limite de elasticidade de 275MPa , um limite de resistência a tração de 380MPa, e um módulo de elasticidade de 103GPa. Um corpo-de-prova cilíndrico desta liga com 12,7mm de diâmetro e 250mm de comprimento, é solicitado em tração.
Encontrou-se que seu alongamento é de 7,6mm. Com base na informação dada, é possível calcular a carga necessária para produzir essa alteração no comprimento. Caso seja possível, calcule essa carga. Caso isso não seja possível, explique o porquê. 
R : (a) l=0,667mm no campo elástico, e , portanto, não é possível.
32. Um corpo-de-prova cilíndrico, feito em alumínio , tem diâmetro de 12,8mm e comprimento útil de 50,8mm e está sendo puxado em tração. Utilize as características carga-alongamento tabuladas para completar os problemas entre a e f .
	Carga (N)
	Comprimento(mm)
	Carga (N)
	Comprimento(mm)
	0
	50,800
	44800
	52,832
	7330
	50,851
	46200
	53,848
	15100
	50,902
	47300
	54,864
	23100
	50,952
	47500
	55,880
	30400
	51,003
	46100
	56,896
	34400
	51,054
	44800
	57,658
	38400
	51,308
	42600
	58,420
	41300
	51,816
	36400
	59,182
 
(a) Plote os dados na forma de tensão de engenharia em função da deformação de engenharia.
(b) Compute o módulo de elasticidade
(c) Determine o limite de escoamento para uma pré-deformação de 0,002.
(d) Determine o limite de resistência à tração desta liga.
(e) Qual é a dutilidade aproximada , em alongamento percentual?
(f) Calcule o módulo de resiliência. 
R:(b)59,14GPa;(c)esc= 282,88N/mm2 ;(d)369,14N/mm2;(e)16,5%; (f)0,676.106J/m2 
33. Um corpo-de-prova cilíndrico em ferro fundido nodular que possui uma seção reta retangular com dimensões de 4,8mm x 15,9mm é deformado em tração. Usando os dados de carga-alongamento tabulados abaixo, complete os problemas entre a e f.
	Carga (N)
	Comprimento(mm)
	Carga(N)
	Comprimento(mm)
	0
	75,00
	26800
	75,750
	4740
	75,025
	28640
	76,500
	9140
	75,050
	30240
	78,000
	12920
	75,075
	31100
	79,500
	16540
	75,113
	31280
	81,000
	18300
	75,150
	30820
	82,500
	20170
	75,225
	29180
	84,000
	22900
	75,375
	27190
	85,500
	25070
	75,525
	24140
	87,000
	
	
	18970
	88,725(Fratura)
(a) Plote os dados na forma de tensão de engenharia em função da deformação de engenharia.
(b) Compute o módulo de elasticidade
(c) Determine o limite de escoamento para uma pré-deformação de 0,002.
(d) Determine o limite de resistência à tração desta liga.
(e) Qual é a dutilidade aproximada , em alongamento percentual?
(f) Calcule o módulo de resiliência e a dutilidade em alongamento percentual. 
34. Um corpo-de-prova metálico de formato cilíndrico com diâmetro original de 12,8mm e comprimento útil de 50,80mm é puxado em tração até a ocorrência de fratura. O diâmetro no ponto de fratura é de 6,60mm e o comprimento útil na fratura é de 72,14mm. Calcule a dutilidade em termos da redução percentual na área e do alongamento percentual. 
R: (a) 42% e 73,4%.
35. Um ensaio de tração é realizado com um corpo-de-prova metálico, e se determina que uma deformação plástica verdadeira de 0,20 é produzida quando uma tensão verdadeira de 575MPa é aplicada. Para o mesmo metal, o valor de K é de 860MPa. Calcule a deformação verdadeira que resulta da aplicação de uma tensão verdadeira de 600MPa? 
R: 0,237
36. Utilizando os dados do problema 18 gere um gráfico tensão verdadeira –deformação para alumínio. São dados os diâmetros medidos para os quatro últimos pontos de dados que devem ser usados em cálculos da tensão verdadeira.
	Carga (N)
	Comprimento(mm)
	Diâmetro(mm)
	46100
	56,896
	11,71
	44800
	57,658
	10,95
	42600
	58,420
	10,62
	36400
	59,182
	9,40
37. Para uma liga metálica, uma tensão verdadeira de 415MPa produz uma deformação plástica verdadeira de 0,475. Se o comprimento original de um corpo-de-prova feito deste material e´ de 300mm, quanto ele irá se alongar quando for aplicada uma tensão verdadeira de 325MPa?Considere um valor de 0,25 para o expoente de encruamento n . 
R: 58,68mm
38.	As seguintes tensões verdadeiras produzem as correspondentes deformações plásticas verdadeiras para uma liga de latão:
	Tensão Verdadeira(psi)
	Deformação Verdadeira
	50000
	0,10
	60000
	0,20
Qual tensão verdadeira é necessária para produzir uma deformação plástica verdadeira de 0,25? 
R: 63627,07MPa
39. Para uma liga de latão, as seguintes tensões de engenharia produzem as correspondentes deformações plásticas de engenharia, antes do empescoçamento:
	Tensão de Engenharia(MPa)
	Deformação deEngenharia
	235
	0,194
	250
	0,296
Com base nesta informação, calcule a tensão de engenharia necessária para produzir uma deformação de engenharia de 0,25.
R: 244,93MPa
40. Determine a tenacidade para um metal que experimenta tanto deformações elástica como deformação plástica. Considere válida a lei de Hooke e suponha que o módulo de elasticidade é de 172GPa e que a deformação elástica termina quando o nível de deformação é de 0,01. Para a deformação plástica , suponha que a relação entre a tensão e a deformação é aquela descrita pela equação de Hollomon, onde os valores para K e n são 6900MPa e 0,30 , respectivamente. Além disso, a deformação plástica ocorre entre valores de deformação de 0,01 e 0,75, em cujo ponto ocorre a fratura.
R: UT= 2,48. 109 J/m3.
41. Para um ensaio de tração, pode ser demonstrado que a estricção tem início quando :
 dv / d e v = v
Utilizando a equação de Hollomon, determine o valor da deformação verdadeira neste ponto onde tem início a estrição. 
R: e v = n 
42. Utilizando os dados do problema 22, calcule o gráfico de log ( v ) versus log(e v) na região plástica até o ponto de estricção, e , posteriormente, obtenha os valores de n e K.
R: n=0,26 ; K= 91126,2psi
43. Uma barra de aço para construção civil, contendo nervuras longitudinais , foi ensaiada à tração , sendo colocado um extensômetro de braço de 200mm para a determinação do limite convencional de escoamento 0,2% e apresentou os seguintes resultados 
	Carga (kgf)
	Deformação(mm)
	Carga(kgf)
	Deformação(mm)
	1490
	0,050
	15360
	0,650
	3000
	0,100
	15700
	0,700
	4420
	0,150
	16100
	0,750
	5920
	0,200
	16240
	0,800
	7450
	0,250
	16500
	0,850
	8900
	0,300
	16600
	0,900
	10350
	0,350
	16700
	0,950
	11900
	0,400
	16800
	1,000
	12800
	0,450
	16820
	1,050
	13750
	0,500
	16850
	1,100
	14400
	0,550
	16900
	1,150
	15000
	0,600
	17050
	1,200
Diâmetro nominal da barra : 19mm ; Peso do segmento de barra ensaiado : 1,735kg
Comprimento do segmento de barra ensaiado : 78,2cm
Carga máxima atingida no ensaio : 20100kgf
Calcular: a) Limite convencional de escoamento 0,2% uma vez que a barra não acusou escoamento nítido
b) Limite de resistência 
c) Limite de proporcionalidade aproximado 
d) Estimativa do módulo de elasticidade 
f) Alongamento em 10 diâmetros , supondo que a distância final , L, medida após o ensaio seja igual a 215, 2mm .
g) Módulo de resiliência elástica aproximado e de tenacidade por unidade de volume.
44. Um corpo-de-prova de aço de baixo carbono recozido de 10,02mm de diâmetro na parte útil tem alongamento em 50mm igual a 31% e estricção de 55%. Qual foi a leitura no paquímetro para a determinação de A e desse ensaio de tração? Qual a diferença existente na medida do alongamento de um corpo-de-prova metálico tendo-se o comprimento inicial, l0, igual a 50mm e 200mm ? Se o alongamento em 50mm for também medido fora da zona de estricção , seu valor será maior , igual ou menor que o alongamento em 50mm dentro da parte estrita? 
45. Num ensaio de tração foi usado um corpo de prova de aço de seção circular, tendo um diâmetro inicial de 9,14mm. Ao serem atingidas as cargas de 2224kgf e 2905kgf, os diâmetros medidos foram de 8,69mm e 8,33mm, respectivamente. Calcular a tensão real e a deformação real para as duas cargas dadas, além dos coeficientes k e n , assumindo como válidas a expressão de Hollomon.
(a) n=0,57; 138,32kgf/mm^2 ; 0,10;37,49 ; 0,18;53,3032kgf/mm^2
46. Calcule o módulo de resiliência para os seguintes materiais :
	Material
	esc (MPa)
	E (MPa)
	Aço de baixo carbono
	220
	210000
	Duralumínio
	150
	75300
Caso se pretenda fabricar um mola de pequena responsabilidade mecânica com um desses dois materiais, qual seria o mais adequado?
R: (a) 1,15.105 e 1,49.105J/m3.
47. Diferentes ligas são analisadas para utilização como molas que devem possuir um módulo de resiliência mínimo de 0,75MPa. Qual deve ser o limite elástico mínimo e quais ligas atendem à essa aplicação?
	 Material
	esc (MPa)
	E (GPa)
	Liga de Fe-C
	550
	207
	Latão
	350
	97
	Alumínio
	250
	69
	Titânio
	800
	107
 
R: 561,24 ; 381,44; 233,18; 400,62MPa.
48. Uma força axial de tração é aplicada ao longo da altura de uma amostra cilíndrica de latão com diâmetro de 10mm. Determine a força necessária para produzir uma alteração de 0,0025mm no diâmetro, considerando que a deformação é inteiramente elástica. 
Dados: coeficiente de Poisson = 0,34 e E= 97000MPa. 
R: (a) 5600N
49. O ensaio de tração real de um corpo de prova de 13mm de diâmetro de um metal recozido resultou nos seguintes dados experimentais:
	Condição
	Carga(N)
	Diâmetro mínimo (mm)
	Inicial
	0
	13,0
	Escoamento
	50000
	12,9
	Estricção
	76500
	9,45
	Ruptura
	---------
	7,98
Determine:(a) coeficiente de encruamento ; (b) coeficiente de resistência ; (c) deformação real na ruptura ; (d) e estime a tensão real na ruptura admitindo válida a equação de Hollomon.
1kgf = 0,454lb = 9,807N = 1422, 27psi = 9,807 MPa = 9,807 N/mm2 
R: (a) 0,24 ; (b)1222,40N/mm^2;(c)0,73; (d) 1135N/mm^2
 
50. Um corpo-de-prova cilíndrico de um aço-carbono foi deformado em tração, sob temperatura ambiente. A respeito dessa situação, julgue os itens seguintes:
a) O limite de escoamento caracteriza o momento em que as discordâncias começam a se movimentar;
b) Após atingir a instabilidade plástica do corpo-de-prova, a carga aplicada diminui;
c) A redução de área medida ao final do ensaio independe das dimensões do corpo-de-prova;
d) A resistência mecânica do material é a tensão verdadeira calculada na carga máxima;
e) Um aumento da taxa de deformação acarretará um aumento da carga
51. Uma barra de aço foi submetida a um ensaio de tração convencional apresentando os seguintes resultados na tabela abaixo: 
	Carga(N)
	
l (mm)
	14900
	0,050
	30000
	0,100
	44200
	0,150
	59200
	0,200
	74500
	0,250
	89000
	0,300
	103500
	0,350
	119000
	0,400
	128000
	0,450
	137500
	0,500
	144000
	0,550
	150000
	0,600
	153600
	0,650
	157000
	0,700
	161000
	0,750
	162400
	0,800
	165000
	0,850
	166000
	0,900
	167000
	0,950
	168000
	1,000
	168200
	1,050
	168500
	1,100
	169000
	1,150
	170500
	1,200
Dados: 
Diâmetro do corpo-de-prova = 19mm
Comprimento de referência l0= 200mm
Carga máxima atingida no ensaio = 201000N
Comprimento final entre as marcas de referência = 218mm
Diâmetro da seção estrita = 16,7mm
Determinar: limite de escoamento; limite de resistência à tração, estime o módulo de elasticidade; alongamento; estricção; módulo de resiliência e tenacidade 
52. Os dados a seguir obtidos com uma série de testes de impacto Charpy em quatro tipos de aço , cada um deles com um teor de manganês distinto. Trace o gráfico de energia absorvida-temperatura e determine:
(a) a temperatura de transição ( definida pela média das energias absorvidas nas regiões dúctil e frágil);
(b) a temperatura de transição ( definida como a temperatura correspondente a 50J de energia absorvida;
	Temperatura do teste( °C)
	Energia Absorvida(J)
	
	0,30%Mn
	0,39%Mn
	1,01%Mn
	1,55%Mn
	-100
	2
	5
	5
	15
	-75
	2
	5
	7
	25
	-50
	2
	12
	20
	45
	-25
	10
	25
	40
	70
	0
	30
	55
	75
	110
	25
	60
	100
	110
	135
	50
	105
	125
	130
	140
	75
	130
	135
	135
	140
	100
	130
	135
	135
	140
53. Trace a temperatura de transição em função do teor de manganês, utilizando-se os dados para analisar o efeito do manganês na tenacidade do aço. Qual seria o teor mínimo de manganês para que o aço pudesse ser empregado em uma peça usada a 0°C?
54. Os dados a seguir obtidos com uma série de testes de impacto Charpy em quatro tipos de ferro nodular, cada um deles com um teor de silício distinto. Trace o gráfico de energia absorvida-temperatura e determine:
(a) temperatura de transição ( definida pela média das energias absorvidas nas regiões dúctil e frágil);
 (b) temperatura de transição ( definida como a temperatura correspondente a 10J de energia absorvida;
	Temperatura do teste( °C)
	Energia Absorvida(J)2,55%Si
	2,85%Si
	3,25%Si
	3,63%Si
	-50
	2,5
	2,5
	2
	2
	-5
	3
	2,5
	2
	2
	0
	6
	5
	3
	2,5
	25
	13
	10
	7
	4
	50
	17
	14
	12
	8
	75
	19
	16
	16
	13
	100
	19
	16
	16
	16
	125
	19
	16
	16
	16
 Trace a temperatura de transição em relação ao teor de silício ; utilize os dados anteriores para analisar o efeito do silício na energia absorvida do ferro fundido. Qual seria o teor máximo permitido de silício , caso o ferro fundido nodular fosse empregado em uma peça usada a 25°C? 
55. Os dados apresentados em seguida referem-se a uma série de ensaios de impacto Charpy em corpos-de-prova de um aço baixo carbono. 
(a)	Monte um gráfico energia de impacto versus temperatura
(b)	Determine a temperatura de transição dúctil-frágil tomando como referência uma temperatura média entre as energias de impacto máxima e mínima.
(c)	Determine a temperatura de transição dúctil-frágil no ponto em que a energia de impacto é de 50J.
	Temperatura(°C)
	0
	-25
	-50
	-75
	-100
	-113
	-125
	-150
	-175
	-200
	Energia(J)
	105
	104
	103
	97
	63
	40
	34
	28
	25
	24
	 
56.	Os dados apresentados a seguir referem-se a resultados de ensaios Charpy realizados com um aço de baixo carbono.
	Temperatura(°C)
	50
	40
	30
	20
	10
	0
	-10
	-20
	-30
	-40
	Energia(J)
	76
	76
	71
	58
	38
	23
	14
	9
	5
	1,5
Pede-se:
(a)Trace um gráfico energia de impacto versus temperatura 
(b) Determine a temperatura de transição dúctil-frágil tomando como referência a média das energias de impacto máxima e mínima.
57. O tamanho de grão de metais policristalinos é de fundamental importância, uma vez que afeta diversas propriedades tanto em alta como em baixa temperatura. Dessa forma, pode-se afirmar que um tamanho de grão:
a) menor contribui para aumentar a resistência ao escoamento na temperatura ambiente.
b) maior aumento o risco de fragilização pela segregação de impurezas
c) maior contribui para diminuir a resistência à fluência
d) menor reduz os riscos de sensitização em aços inoxidáveis austeníticos
e) maior reduz a velocidade de transformação difusional da austenita dos aços, reduzindo a profundidade de endurecimento. 
58. A temperatura de transição (TT) dúctil-frágil obtida com ensaios de impacto Charpy é empregada, com freqüência, na avaliação da resistência à fratura de ligas metálicas. Com referência aos fatores que podem alterar a TT, julgue os itens que se seguem:
a) nos aços, a TT é reduzida pela presença de hidrogênio
b) A TT de um aço normalizado é menor que a do mesmo aço temperado e revenido de mesma dureza;
c) A TT aumenta com a redução da espessura do corpo-de-prova 
d) Nos aços, a TT aumenta com o aumento do teor de carbono.
e) A TT diminui com o aumento do tamanho de grão.
59. Defina os seguintes conceitos com suas próprias palavras: (a) rigidez; (b) resistência (c) dutilidade; (d) escoamento; (e) tenacidade ; (f) encruamento.
60. Defina os seguintes adjetivos que podem ser usados para descrever o comportamento de um material;(a) frágil; (b) dútil; (c) resiliente; (d) tenaz; (e) rígido e (f) resistente.
61. Responda sucintamente as seguintes questões:
a) Representar esquematicamente uma curva que expresse a seguinte afirmação: “O tamanho do corpo de prova pode afetar a ductilidade medida no ensaio de tração”. Justificar.
b) Por que o limite de escoamento é considerado uma propriedade do material? Por que é difícil medi-lo?
c) De acordo com a figura abaixo, foram feitos ensaios de tração para uma liga de Al, série 6XXX), no estado de entrega e para as condições de soldada a frio (processo FSW) e a quente (processo GTAW ou TIG). Considerando que a chapa tem as seguintes dimensões: largura = 15mm; espessura = 3mm, pede-se:
1) limites de escoamento; 2) limites de resistência; 3) deformação na transição elasto-plástica; 4) considerando que no processo de soldagem a quente, em função da alta corrente elétrica aplicada, surgiu uma descontinuidade denominada mordedura (concentrador de tensão superficial), como ficaria a tenacidade do material devido à influência deste “defeito”? Justificar.
62) Que características deve apresentar um determinado material metálico para ser considerado de elevado desempenho para resistir cargas em aplicações onde este não deve sofrer deformação permanente?
	63) A figura à direita mostra um CP de tração cujas metades foram unidas novamente após o ensaio de tração. Pela observação desta figura é perguntado:
a) deformação do CP é uniforme ou não? Se não, onde esta é mais concentrada? Por quê?
b) Nos componentes de engenharia, podem-se esperar deformações e/ou tensões uniformes ou não? Explique.
c) Você poderia citar dois parâmetros, medidos em um ensaio de tração, que descrevam a maior ou menor capacidade de deformação, como a mostrada ao lado?
	
(Variação do alongamento local com a posição de medida ao longo da seção útil de um corpo de prova de tração)
	
64) Responda as seguintes questões:
 a) Discutir as curvas tensão x deformação obtidas nos ensaios de tração, comparando os aços inoxidáveis austeníticos (tipos AISI 304 e 301);
b) Qual dos 2 aços apresenta maior capacidade de encruamento? Justificar.
	
	65) Para a curva tensão x deformação mostrada ao lado (tântalo ensaiado a taxa de deformação de 10-4 s-1), obter os parâmetros da Equação de Ludwik-Hollomon: = 0 + K () n .
 
	
	66) Determine a partir da curva ao lado:
 a) Módulo de elasticidade
 b) Limite de resistência
 c) Limite de escoamento
 d) Deformação uniforme
 e) Deformação total
 f) A curva tensão versus deformação de engenharia
 Dados: L0 = 20mm; D0 = 4mm
	
67) Analisar a seguinte afirmação: “As medidas de ductilidade obtidas em ensaio de tração convencional em corpos-de-prova de secção reduzida constante, nem sempre evidenciam, convenientemente, mudanças de comportamento de um material”.
	68) Ensaio de tração.
 a) Explicar o efeito dos diferentes tratamentos térmicos realizados em um aço do tipo AISI 1040, a partir de ensaios de tração, correspondentes as curvas tensão versus deformação apresentadas ao lado.
 Onde: Quenched = temperado; Temp. = revenido; Annealed = recozido
 Curvas de Engenharia; - - - - - Curvas reais
 
b) Se uma curva real (tensão versus deformação), obtida no ensaio de tração, é dada pela equação: 
 = 1400 0,33, qual é o limite de resistência do material ( tensão em MPa)?
	
	69) Ensaio de impacto
a) Discutir as curvas obtidas em ensaios de impacto para o aço utilizado no navio Titanic, apresentadas ao lado, e compará-las com um aço estrutural do tipo A36;
b) Determinar as temperaturas de transição dúctil-frágil para os materiais;
	
c) Se você fosse um Engenheiro responsável para a construção de um navio, atualmente, qual(is) critério(s) ou filosofia de projeto você adotaria para garantir um bom desempenho do material em condições de temperaturas críticas? Você acha que seria viável construir o navio com o aço estrutural do tipo A36? Justificar.
	70) Ensaio de impacto.
 A tabela ao lado mostra os dados obtidos em ensaios de impacto para dois aços: ao carbono (série 1000), e temperado revenido (série 4000).
 a) fazer as curvas energia absorvida versus temperatura para os 2 aços;
 b) determinar as temperaturas de transição dúctil-frágil (TTD/F) das duas ligas;
 c) determinar a TTD/F para energias de impacto de 20 e 50 J, para os aços: ao C e 4340, respectivamente. Analisar este critério para a escolha da TTD/F.
		Temperatura (oC)
	Energia absorvida (J)
	Aço-C
	Aço 4340
	Aço-C
	Aço 4340
	50
	0
	76
	105
	40
	-25
	76
	104
	30
	-50
	71
	103
	20
	-75
	58
	97
	10
	-100
	38
	63
	0
	-113
	23
	40
	-10
	-125
	14
	34
	-20
	-150
	9
	28
	-30
	-175
	5
	25
	-40
	-200
	1,5
	24
	
	
 
D