Aula 01

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WBA1211_v1.0
Mecânica da fratura
Comportamento mecânico dos 
materiais metálicos
Tipos de solicitação mecânica, curvas de 
ensaios de tração
Bloco 1
André Henrique Guimarães Gabriel
Vamos refletir?
Você já parou para pensar no 
quanto se gasta anualmente 
devido a falhas prematuras 
dos materiais? Você sabia que 
é possível prever quando 
ocorre esta falha?
Gasto com falhas
• 4% do PIB devido à fratura  4 trilhões de dólares mundial.
• Economia de U$ 23 bilhões de dólares anuais somente nos 
Estados Unidos.
Figura 1 – Principais setores com 
gastos devido a falhas
Fonte: adaptado de 
https://www.govinfo.gov/content/pkg/GOVPUB-C13-
f4e5346c0d18781656463ed637910e99/pdf/GOVPUB-
C13-
f4e5346c0d18781656463ed637910e99.pdf. Acesso em: 
26 mar. 2023.
Figura 2 – Custos da 
durabilidade dos materiais
Fonte: adaptado de 
https://www.govinfo.gov/content/pkg/GOVPUB
-C13-
f4e5346c0d18781656463ed637910e99/pdf/GO
VPUB-C13-
f4 5346 0d18781656463 d637910 99 df A
Carregamento mecânico
• Diferentes aplicações 
exigem diferentes 
solicitações mecânicas.
• Tração.
• Compressão.
• Cisalhamento.
• Comportamento 
mecânico distinto 
conforme classe de 
materiais.
Figura 3 – Principais tipos de 
solicitação mecânica
Fonte: elaborado pelo autor.
• Metais.
• Cerâmicas.
• Polímeros.
Curva tensão versus deformação
Figura 4 - Curva de tração de engenharia tensão versus deformação
Fonte: Elaborado pelo autor.
Curva tensão versus deformação
Figura 5 – Curva tração de engenharia tensão versus deformação 
Fonte: elaborado pelo autor.
Comportamento mecânico dos 
materiais metálicos
Fratura dúctil e frágil, superfície de fratura
Bloco 2
André Henrique Guimarães Gabriel
Fratura dúctil e frágil
Figura 6 – Curva de tensão versus deformação 
de um material dúctil e frágil
Fonte: elaborado pelo autor.
Formação de dimples
Figura 7 – Mecanismo de formação de dimples
Fonte: adaptado de Zhou et al. (2016).
Superfície de fratura dúctil e frágil
Figura 8 – Superfície de fratura observada por microscópio 
eletrônico de varredura
Fonte: elaborado pelo autor.
Fratura dúctil e frágil
Figura 9 – Curva de tensão versus deformação
Fonte: elaborado pelo autor.
Comportamento mecânico dos 
materiais metálicos
Correlação, processamento, propriedade, 
estrutura e aplicação
Bloco 3
André Henrique Guimarães Gabriel
Correlação, processamento, propriedade, 
estrutura e aplicação 
• As características do 
seu material são 
interconectadas.
• Ao mexer em um dos 
vértices, todos os 
outros são afetados.
• A caracterização serve 
para compreender a 
correlação de todos os 
vértices do tetraedro.
Figura 10 – Tetraedro da 
engenharia de materiais 
Fonte: 
https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons
/thumb/3/3e/Materials_science_tetrahedron_-
_pt-br.svg/640px-
Materials_science_tetrahedron_-_pt-br.svg.png. 
Acesso em: 20 jun. 2023. 
https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/3/3e/Materials_science_tetrahedron_-_pt-br.svg/640px-Materials_science_tetrahedron_-_pt-br.svg.png
Alterações estruturais e propriedades mecânicas
Quadro 1 – Correlação de propriedades mecânicas e estrutura
Característica Resistência mecânica Ductilidade
↓ Tamanho de grão ↑ ↑
↑ Encruamento ↑ ↓
↑ Porosidade ↓ ↓
Precipitados ↑ ↓
Segunda fase ↑ ↓
Solução sólida ↑ ↓
• O aumento de resistência mecânica leva à redução da ductilidade.
• Tamanho de grão é o único mecanismo de aumento de resistência 
mecânica sem ser deletério à ductilidade.
Fonte: elaborado pelo autor.
A
B
C
D
Quiz
Qual o nome do fenômeno que ocorre acima da 
tensão de escoamento, porém abaixo da tensão 
máxima de engenharia?
Encruamento.
Deformação elástica.
Fratura.
Empescoçamento.
A
B
C
D
Quiz – Resolução
Qual o nome do fenômeno que ocorre acima da 
tensão de escoamento, porém abaixo da tensão 
máxima de engenharia?
Encruamento.
Deformação elástica.
Fratura.
Empescoçamento.
Quiz – Resolução
Figura 5 – Curva tração de engenharia tensão versus deformação
Fonte: Elaborado pelo autor.
Teoria em Prática
Bloco 4
André Henrique Guimarães Gabriel
Comportamento mecânico dos 
materiais metálicos
Reflita sobre a seguinte situação
Para a produção de uma roda 
de carro é necessário saber as 
solicitações mecânicas que 
essa roda sofrerá e a partir 
disto selecionar aquele 
material que possui um 
comportamento mecânico que 
atenda a minha situação.
Com isto, qual comportamento 
mecânico de material você 
espera para uma roda de 
carro? Um material com alta 
resistência ou baixa 
resistência? Com 
comportamento frágil ou 
dúctil?
Figura 11 – Rodas produzidas 
por fundição
Fonte: Shutterstock.com.
Norte para a resolução
Diferentes regiões da roda sofrem diferentes tipos de carregamento.
Durante o processamento, a estrutura do material é diferente 
conforme a região, levando a diferentes propriedades mecânicas.
Figura 12 – Desenho 3D de uma roda
Fonte: Shutterstock.com.
Figura 13 – Diferentes posições dos 
corpos de prova
Fonte: adaptado de Kong et al. (2023).
Norte para a resolução
Figura 14 – Curvas de tensão versus deformação das diferentes posições da roda
Fonte: adaptado de Kong et al. (2023).
Norte para a resolução
Figura 15 – Superfície de fratura das diferentes regiões
Fonte: adaptado de Kong (2023).
Dicas do(a) Professor(a)
Bloco 5
André Henrique Guimarães Gabriel
Comportamento mecânico dos 
materiais metálicos
Prezado aluno, as indicações a seguir podem estar disponíveis 
em algum dos parceiros da nossa Biblioteca Virtual (faça o login
por meio do seu AVA), e outras podem estar disponíveis em sites 
acadêmicos (como o SciELO), repositórios de instituições 
públicas, órgãos públicos, anais de eventos científicos ou 
periódicos científicos, todos acessíveis pela internet.
Isso não significa que o protagonismo da sua jornada de 
autodesenvolvimento deva mudar de foco. Reconhecemos que 
você é a autoridade máxima da sua própria vida e deve, 
portanto, assumir uma postura autônoma nos estudos e na 
construção da sua carreira profissional.
Por isso, nós o convidamos a explorar todas as possibilidades da 
nossa Biblioteca Virtual e além! Sucesso!
Leitura Fundamental
Indicação de leitura 1
Este trabalho de dissertação de mestrado, por meio da 
manufatura aditiva da liga de alumínio AlSi10Mg, avaliou o 
comportamento mecânico devido à direção de construção da 
peça e diferentes tratamentos térmicos. 
ARAUJO, L. C. Efeito da orientação de fabricação e dos tratamentos 
térmicos na microestrutura e nas propriedades mecânicas da liga 
AlSi10Mg processada por manufatura aditiva com Fusão Seletiva a 
Laser. 2019. 157 f. Dissertação (Mestrado) - Curso de Engenharia 
Mecânica, Materiais e Processos de Fabricação, Universidade Estadual 
de Campinas, Campinas, 2019.
Indicação de leitura 2
Este trabalho de dissertação de mestrado, por meio 
da manufatura aditiva do aço maraging C300, 
avaliou o comportamento mecânico devido a 
diferentes tratamentos térmicos.
SANTOS, P. L. L. dos. Caracterização e envelhecimento do aço 
maraging C300 processado por fusão seletiva a laser (SLM). 
2019. 84 f. Dissertação (Mestrado) - Curso de Engenharia 
Mecânica, Materiais e Processos de Fabricação, Universidade 
Estadual de Campinas, Campinas, 2019. 
Dica do Professor
Figura 16 – Livros disponíveis na biblioteca virtual
Fonte: https://integrada.minhabiblioteca.com.br/.
ARAUJO, L. C. Efeito da orientação de fabricação e dos tratamentos 
térmicos na microestrutura e nas propriedades mecânicas da liga 
AlSi10Mg processada por manufatura aditiva com Fusão Seletiva a 
Laser. 2019. 157 f. Dissertação (Mestrado) - Curso de Engenharia 
Mecânica, Materiais e Processos de Fabricação, Universidade Estadual de 
Campinas, Campinas, 2019. Disponível em: 
https://doi.org/10.47749/T/UNICAMP.2019.1157546. Acesso em: 29 mar. 
2023.
ALMEIDA, J. C. Projeto mecânico – Enfoque Baseado na Fadiga e na 
Mecânica da Fratura. Rio de Janeiro: LTC, 2018.
CALLISTER JR, W.D. Ciência e Engenharia de Materiais:uma introdução. 
10. ed, Rio de Janeiro: LTC, 2020.
DOWNLING, N. E. Comportamento mecânico dos materiais: análises de 
engenharia aplicadas a deformação, fratura e fadiga. 4. ed. Rio de 
Janeiro: Elsevier, 2017.
Referências
ESTADOS UNIDOS. R. P. Reed. Nbs Publications. The Economic Effects of Fracture in 
United States: part 1 - a synopsis of the september 30, 1982, report to nbs by 
battle columbus laboratories. Part 1 - A Synopsis of the september 30, 1982, 
Report to NBS by Battle Columbus Laboratories. 
1982. Disponível em: https://www.encurtador.com.br/url-
encurtada.php. Acesso em: 26 mar. 2023.
KONG, D. et al. Characterization and modeling of damage behavior of a 
casting aluminum wheel considering inhomogeneity of microstructure and microd
efects. Engineering Failure Analysis, [S.L.], v. 145, p. 107018, mar. 2023. Elsevier 
BV. http://dx.doi.org/10.1016/j.engfailanal.2022.107018. 
MOURA, L. S. et al. A highly accurate methodology for the prediction and 
correlation of mechanical properties based on the slimness ratio of additively 
manufactured tensile test specimens. J Mater Sci 55, 9578–9596 (2020). 
https://doi.org/10.1007/s10853-020-04654-y.
ZHOU, J. et al. Tensile Properties and Microstructures of a 2024-
T351 Aluminum Alloy Subjected to Cryogenic Treatment. Metals, [S.L.], v. 6, n. 11, 
p. 279, 16 nov. 2016. MDPI AG. http://dx.doi.org/10.3390/met6110279.
Referências
http://dx.doi.org/10.1016/j.engfailanal.2022.107018
Bons estudos!
	Mecânica da fratura
	Comportamento mecânico dos materiais metálicos
	Vamos refletir?
	Gasto com falhas
	Carregamento mecânico
	Curva tensão versus deformação
	Curva tensão versus deformação
	Comportamento mecânico dos materiais metálicos
	Fratura dúctil e frágil
	Formação de dimples
	Superfície de fratura dúctil e frágil
	Fratura dúctil e frágil
	Comportamento mecânico dos materiais metálicos
	Correlação, processamento, propriedade, estrutura e aplicação 
	Alterações estruturais e propriedades mecânicas
	Quiz
	Quiz – Resolução
	Quiz – Resolução
	Teoria em Prática
	Reflita sobre a seguinte situação
	Norte para a resolução
	Norte para a resolução
	Norte para a resolução
	Dicas do(a) Professor(a)
	Número do slide 25
	Indicação de leitura 1
	Indicação de leitura 2
	Dica do Professor
	Referências
	Referências
	Bons estudos!