Apostila de Propriedades dos Materiais - Prof. Tereza Denyse de Araújo - UFC
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Apostila de Propriedades dos Materiais - Prof. Tereza Denyse de Araújo - UFC


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Universidade Federal do Ceará
Resistência dos Materiais I
Propriedades dos Materiais \u2013 CAP 3
Profa. Tereza Denyse de Araújo
Março/2010
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Roteiro de aula
\uf06e Ensaio de Cisalhamento
\uf06e Ensaio de Torção
\uf06e Falhas de Materiais
\uf06e Creep (Fluência)
\uf06e Fadiga
3
Ensaio de Cisalhamento
Ensaio de cisalhamento => produtos acabados
Ex. pinos, rebites, parafusos, cordões de solda, barras e chapas
Cisalhamento puro \u2013 material homogêneo isotrópico
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Ensaio de Cisalhamento
Máquina 
de tração
Pinos, rebites, 
parafusos -
Dispositivo de 
ensaio tipo gaveta 
Ensaio 
de barras
Ensaio 
de 
chapas
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Ensaio de Torção
Ensaio de torção => produtos acabados
Ex. virabrequim de automóvel, dos eixos de máquinas, polias, 
molas helicoidais e brocas
corpos de prova \u2013 material de seção circular cheia (barras) ou 
vazada (tubos) 
Ensaio de Torção
Ensaio de torção manual
Máquina de torção de alta 
velocidade
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Diagrama Tensão - Deformação 
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Falhas de materiais
\uf06e Modos de falha:
\uf06e Deslocamentos excessivos
\uf06e Recalque
\uf06e Flambagem de colunas
\uf06e Escoamento
\uf06e À temperatura ambiente
\uf06e Altas temperaturas (creep)
\uf06e Fratura
\uf06e Por descontinuidade geométrica (trincas)
\uf06e Fratura progressivo (fadiga)
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Creep (Fluência)
\uf06e É a deformação plástica que ocorre num
material, sob tensão constante ou quase
constante, em função do tempo
\uf06e A temperatura tem um papel importantíssimo
nesse fenômeno
\uf06e Ocorre devido à movimentação de falhas
\uf06e Limita o tempo de vida de um determinado
componente ou estrutura
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\uf06e Exemplo: A fluência é a capacidade que um 
metal tem de alterar o seu tamanho e a sua 
resistência mecânica ao longo do tempo 
quando apenas sujeito à uma força 
constante e uma temperatura de 40% da sua 
temperatura de fusão (TF).
\uf06e É importante para se projetar peças que 
resistam à uma alta força, como turbinas, 
pontes metálicas e gruas
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Creep (Fluência)
\uf06e Objetivo: determinar a vida útil do material nas 
condições de carga constante, durante um 
período de tempo e sob temperaturas elevadas
\uf06e Utiliza-se de técnicas de extrapolação dos 
resultados, devido ao longo tempo de ensaio
\uf06e Ocorre em todos os materiais, e no caso de 
metais, é afetada por valores de T > 0,4 TF
\uf06e Corpos de Prova: similares aos do ensaio de 
tração
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Ensaio de Fluência
Ensaio de Fluência
\uf06e Carga de tração constante
\uf06e Forno elétrico a temperatura 
constante e controlável
\uf06e Extensômetro para medir 
deformação em função do 
tempo
\uf06e Tempo de aplicação de 
carga é estabelecido em 
função da vida útil esperada 
do componente
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Ensaio de Fluência
Hastes de extensão
Pirômetros e 
termopares
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Ensaio de Fluência
\uf06e Ensaio em 3 categorias:
\uf06e Ensaio de fluência propriamente dito
\uf06e Ensaio de ruptura por fluência
\uf06e Ensaio de relaxação
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Ensaio de Fluência
\uf06e Ensaio de fluência propriamente dito
\uf06e Consiste em aplicar uma determinada carga em um 
corpo de prova, a uma dada temperatura, e avaliar a 
deformação que ocorre durante a realização do 
ensaio
\uf06e A duração do ensaio é muito variável:
\uf06e Em geral, o tempo é superior a 1.000 horas
\uf06e O normal é o tempo de ensaio ter a mesma duração 
esperada para a vida útil do produto
\uf06e Extrapolação: o ensaio é realizado durante um tempo 
mais curto
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Curva de Fluência \u2013 \uf065 x t
\uf06e Região de encruamento: 
onde a velocidade de 
fluência é rápida e ocorre 
nas primeiras horas. 
Velocidade de deformação 
(d\uf065/dt) é decrescente \u2013
aumento da resistência ao 
encruamento 
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Curva de Fluência \u2013 \uf065 x t
\uf06e Região de taxa de 
deformação constante: A 
taxa de fluência (d\uf065/dt) é 
constante (linear). Estágio 
de duração mais longa. 
Equilíbrio entre os 
processos de encruamento 
e recuperação
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Curva de Fluência \u2013 \uf065 x t
\uf06e Região de ruptura: 
Aceleração da taxa de 
fluência, estricção seguido 
de ruptura. 
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Ensaio de Fluência
\uf06e Ensaio de ruptura por fluência
\uf06e É semelhante ao anterior, só que neste caso os 
corpos de prova são sempre levados até a ruptura
\uf06e Os resultados obtidos no ensaio são:
\uf06e Tempo para a ruptura do corpo de prova,
\uf06e Medida da deformação, e
\uf06e Medida da estricção, em certos casos.
\uf06e Tempo de duração: \uf0bb 1000 h
Curva de Fluência \u2013 \uf065 x t
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Ensaio de Fluência
\uf06e Ensaio de relaxação
\uf06e Fornece informações sobre a redução da tensão 
aplicada ao corpo de prova quando a deformação em 
função do tempo é constante a determinada 
temperatura
\uf06e A duração do ensaio é muito variável:
\uf06e 1000 a 2000 horas
\uf06e Os resultados não têm relação direta com aplicações 
práticas e são extrapolados empiricamente para situações 
reais
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Ensaio de Fluência
\uf06e A resistência à fluência é definida como a 
tensão a uma determinada temperatura que 
produz uma taxa mínima de fluência (d\uf065/dt) de 
por exemplo 0,0001 por cento/hora ou 0,001 por 
cento/hora.
\uf06e A resistência à ruptura refere-se à tensão a uma 
determinada temperatura que produz uma vida 
até a ruptura de 100, 1000 ou 10000 horas. 
Ensaio de Fluência
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Fratura
\uf06e Consiste na separação do material em duas 
ou mais partes devido à aplicação de uma 
carga estática à temperaturas relativamente 
baixas em relação ao ponto de fusão do 
material
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Fratura
\uf06e Processo de fratura
\uf06e Formação da trinca
\uf06e Propagação da trinca
\uf06e Tipos:
\uf06e Fratura dúctil
\uf06e Fratura frágil
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Fratura
\uf06e Fratura dúctil
\uf06e O material se deforma substancialmente antes 
de fraturar. 
\uf06e O processo se desenvolve de forma 
relativamente lenta à medida que a trinca 
propaga. 
\uf06e Este tipo de trinca é denomidado estável porque 
para ela se propagar deve haver um aumento da 
tensão aplicada no material.
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Fratura dúctil
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Fratura
\uf06e Fratura frágil
\uf06e O material se deforma pouco, antes de fraturar.
\uf06e O processo de propagação de trinca pode ser 
muito veloz, gerando situações catastróficas.
\uf06e A partir de um certo ponto, a trinca é dita 
instável porque se propagará mesmo sem 
aumento da tensão aplicada sobre o material.
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Fratura frágil
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A transição dúctil-frágil não é bem definida
Fadiga
\uf06e Ocorre quando peças ou componentes estão
submetidos a esforços dinâmicos ou cíclicos
\uf06e Caracterizada pela formação e propagação lenta 
de trincas microscópicas
\uf06e Nessas situações o material rompe com tensões 
muito inferiores à correspondente à resistência 
à tração (determinada para cargas estáticas)
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Fadiga
\uf06e É comum ocorrer em estruturas como pontes, aviões, 
componentes de máquinas
\uf06e A falha por fadiga é geralmente de natureza frágil mesmo em 
materiais dúcteis (com pouca deformação plástica)
\uf06e Ocorre subitamente e sem aviso prévio
\uf06e Responsável por 90% das Falhas em componentes e peças. 
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Cargas de fadiga
\uf06e Carregamento alternado
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Cargas de fadiga
\uf06e Carregamento repetido
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Cargas de fadiga
\uf06e Carregamento flutuante
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Cargas de fadiga
\uf06e Esforços que podem levar à fadiga:
\uf06e Tração
\uf06e Tração e compressão
\uf06e Torção
\uf06e Flexão
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\uf06e Aplicação de carga cíclica em um CP;
\uf06e Extremamente empregado na indústria 
automobilística e aeronáutica
\uf06e O ensaio mais empregado é o de flexão rotativa
\uf06e Fornece dados quantitativos sobre resistência a 
formação de trincas
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Ensaio de Fadiga
Ensaio de Fadiga
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Durante o ensaio registra-se Carga (P) em função 
de número de ciclos (N)
Curva de Fadiga \u2013 \uf073 x N
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Limite de resistência à fadiga
(\u3c3Rf ) = patamar horizontal
Curva de Fadiga \u2013 \uf073 x N
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Resistência à fadiga (\u3c3f ) = tensão 
na qual rompe para um no de ciclos
Vida à fadiga (Nf) = no de ciclos 
que causará ruptura para uma tensão