Unidade 2 - Comportamento mecânico

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Unidade Unidade 2 2 ––
COMPORTAMENTO MECÂNICO DOS MATERIAISCOMPORTAMENTO MECÂNICO DOS MATERIAIS
Engenharia dos Engenharia dos 
MateriaisMateriais
resistência 
de um 
material
capacidade 
de suportar a 
carga
sem deformação 
excessiva
sem ruptura
PROPRIEDADES 
MECÂNICAS
É uma propriedade inerente ao 
material e deve ser determinada 
experimentalmente.
t
Lei de Hooke
σσσσ = E . εεεε
Módulo de Elasticidade para
alguns metais
QuantoQuanto maiormaior o o módulomódulo de de elasticidadeelasticidade maismais rígidorígido é o material é o material ouou
menormenor é a é a suasua deformaçãodeformação elásticaelástica quandoquando aplicadaaplicada umauma dada dada 
tensãotensão
MÓDULO DE ELASTICIDADE 
[E] 
 
GPa 106 Psi 
18
GPa 106 Psi 
Magnésio 45 6.5 
AlumÍnio 69 10 
Latão 97 14 
Titânio 107 15.5 
Cobre 110 16 
Níquel 204 30 
Aço 207 30 
Tungstênio 407 59 
 
DEFORMAÇÃO ELÁSTICA x PLÁSTICA
DEFORMAÇÃO ELÁSTICA
• Precede à deformação plástica
• É reversível
• Desaparece quando a tensão é 
removida
• É proporcional à tensão aplicada 
DEFORMAÇÃO PLÁSTICA
• É provocada por tensões que ultrapassam 
o limite de elasticidade 
• É irreversível; é resultado do 
deslocamento permanente dos átomos e 
portanto não desaparece quando a tensão 
• É proporcional à tensão aplicada 
(obedece a lei de Hooke)
portanto não desaparece quando a tensão 
é removida
Elástica
Plástica
DUREZA
Propriedade dos materiais riscarem
ou se deixarem riscar por outros.
Exemplos de materiais duros:
diamante, quartzo.
DUCTILIDADE
É uma medida do grau de deformação
plástica que foi sustentada até a fratura.
Diagrama tensão x deformação para materiais 
frágeis e dúcteis carregados até a fratura
Exemplos: Ouro, prata, cobre, ferro
MetaisMetais, como latão, molibdênio e zinco, também , como latão, molibdênio e zinco, também 
possuem características de tensãopossuem características de tensão--deformação dúctil deformação dúctil 
similares a do aço, apresentando comportamento de similares a do aço, apresentando comportamento de 
tensãotensão--deformação elástica, escoamento sob tensão deformação elástica, escoamento sob tensão 
constante, endurecimento por deformação e, constante, endurecimento por deformação e, 
finalmente, estricção até a ruptura.finalmente, estricção até a ruptura.finalmente, estricção até a ruptura.finalmente, estricção até a ruptura.
A madeira em geral é um material A madeira em geral é um material 
moderadamente dúctil e, como moderadamente dúctil e, como 
resultado, é projetada para resultado, é projetada para 
responder apenas a carregamentos responder apenas a carregamentos 
elásticos. Suas características de elásticos. Suas características de 
resistência variam enormemente de resistência variam enormemente de 
uma espécie para outra e, dentro de uma espécie para outra e, dentro de 
cada espécie, dependem do teor de cada espécie, dependem do teor de cada espécie, dependem do teor de cada espécie, dependem do teor de 
umidade, idade, tamanho e arranjo umidade, idade, tamanho e arranjo 
dos nós. Por ser um material dos nós. Por ser um material 
fibroso, suas características de fibroso, suas características de 
tração e compressão diferem muito tração e compressão diferem muito 
quando ela está com carga paralela quando ela está com carga paralela 
ou perpendicular às suas fibras.ou perpendicular às suas fibras.
Os materiais frágeis 
possuem resistência axial à 
compressão elevada em 
comparação com seu 
comportamento sob tração. 
O concreto é classificado como 
um material frágil. Seu diagrama um material frágil. Seu diagrama 
tensão-deformação apresenta 
características que dependem 
principalmente da mistura do 
concreto (água, areia, brita e 
cimento) e da duração e da 
temperatura de cura. 
RESILIÊNCIA
Propriedade de que são dotados
alguns materiais, de acumular
energia quando submetidos a
esforços sem ocorrer a ruptura.
Após a tensão cessar poderá ou
não haver uma deformação.
ENSAIO SIMPLES DE 
RESILIÊNCIA/ELASTICIDADE
É a propriedade que os
materiais têm de resistirem
à tensão de ruptura, por
tração (a) ou compressão
(b), expressa-se em
TENACIDADE
(b), expressa-se em
kg/mm2.
Exemplos de materiais
tenazes: bronze silicioso,
cobre.
FALHA OU RUPTURA NOS 
METAIS
FraturaFratura
FluênciaFluênciaFluênciaFluência
FadigaFadiga
FRATURA
Consiste na separação do material em 2 ou mais partes
devido à aplicação de uma carga estática à
temperaturas relativamente baixas em relação ao
ponto de fusão do material
• Dúctil a deformação plástica continua até uma
redução na área
• Frágil não ocorre deformação plástica,
requerendo menos energia que a fratura dúctil que
consome energia para o movimento de discordâncias e
imperfeições no material
FRATURA
Fratura frágil
Fraturas dúcteis
Mecanismo da fratura dúctil 
a- formação do pescoço
b- formação de cavidades
c- coalescimento das cavidades para 
promover uma trinca ou fissura
d- formação e propagação da trinca 
em um ângulo de 45 graus em 
relação à tensão aplicada
e- rompimento do material por 
propagação da trinca
FLUÊNCIA (CREEP)
• Quando um metal é solicitado por uma carga,
imediatamente sofre uma deformação elástica. Com
a aplicação de uma carga constante, a deformação
plástica progride lentamente com o tempo (fluência)
até haver um estrangulamento e ruptura do material
• Definida como a deformação permanente,
dependente do tempo e da temperatura, quando o
material é submetido à uma carga constante.
• Este fator muitas vezes limita o tempo de vida de um
determinado componente ou estrutura.
FADIGA
• É a forma de falha ou ruptura que ocorre nas
estruturas sujeitas à forças dinâmicas e cíclicas
• Nessas situações o material rompe com tensões
muito inferiores à correspondente à resistência àmuito inferiores à correspondente à resistência à
tração (determinada para cargas estáticas)
• Os esforços alternados que podem levar à fadiga
podem ser: Tração; Tração e Compressão; Flexão;
Torção,...