CM - A05 P MEC ok_20140312130256

Prévia do material em texto

 É preciso conhecer 
as propriedades 
mecânicas dos 
materiais 
e assim projetar 
a peça adequadamente 
 
 Evita-se a falha 
prematura da peça 
em serviço - Falhas catastróficas 
 
 Propriedades mecânicas são avaliadas em 
ensaios em laboratório 
 
 Padronizados 
◦ ASTM - American Society For Testing Materials 
◦ ABNT - Associação Brasileira de Normas Técnicas 
 
 Avalia-se o comportamento do material sob 
tensão e sua respectiva deformação 
www.astm.org/ www.abnt.org.br 
ASTM E8 E8M - Standard Test Methods for 
Tension Testing of Metallic Materials 
ASTM D638 - Standard Test Method for 
Tensile Properties of Plastics 
 
 
 
 Onde 
◦ F uma carga instantânea aplicada à uma amostra 
◦ Ao é área da seção reta ORIGINAL antes que 
qualquer carga seja aplicada 
 
 Tensão x resistência 
◦ A resistência é a capacidade do material 
acomodar tensão 
)(
0
MPa
A
F

 RESPOSTA do material a uma tensão aplicada 
 
 
 
 
 
 Onde: 
◦ L0 – Comprimento original antes da deformação 
◦ Li – Comprimento instantâneo 
%) (mm/mm,
oo
oi
l
l
l
ll 



lll oi 
 
 Baixos níveis de tensão - LEI DE HOOKE 
 
 
 Relação entre - É CONSTANTE 
 
 
 
 
 
 
 .C )(PaE 


 Relacionado com forças interatômicas 
 Medida da resistência a separação de 
átomos/íons/moléculas adjacentes 
◦ Está relacionado com a rigidez do material 
𝐸 ≈
𝑑𝐹
𝑑𝑟
 𝑟0 
 
Material E 
[GPa] 
Diamante 1 000 
SiC 450 
W 406 
Fe 196 
Aços 200 - 207 
Fofos 170 - 190 
Cu 124 
Ti 116 
Vidro 01 (SiO2) 94 
Al 69 
Vidro 02(Na2O - SiO2) 69 
PA 2 - 4 
 Tensão de escoamento 
◦ Indicação que separa o comportamento elástico 
do plástico durante a deformação 
 Efeitos patamar de escoamento descontínuo 
◦ Bandas de Lüders 
 Causa 
◦ Difusão de átomos intersticiais de C e N para 
regiões de menor energia nas discordâncias em 
aresta, formando atmosferas que ancoram e 
dificultam o movimento das mesmas 
 Os efeitos se acentuam 
◦ Aumento de “C” e “N” em solução sólida. 
 
 Convenção 
◦ Metais e ligas em geral n=0,2% 
◦ Ligas metálicas duras e Cerâmicos n=0,1% 
◦ Polímeros - dúcteis 
 n=0,5% 
 
 
 Sofre escorregamento 
 
 Medida de resistência a fratura do material 
 Expressa em unidades de energia 
 
 Det. a partir da curva 
◦ Área abaixo da curva  x  
 
 
 
Frágil 
Dúctil com ponto de 
escoamento definido 
Dúctil sem ponto de 
escoamento definido 
Ferro 
Fundido 
Aço de baixo 
carbono 
Alumínio 
 
 Uma das principais aplicações do ensaio de 
impacto é a determinação da transição 
dúctil-frágil 
 Energia absorvida na fratura (Ep) 
 
𝐸𝑝 = 𝑚. 𝑔. ℎ = 𝐸𝑐 =
𝑀. 𝑉2
2
 
 
𝐸𝑖𝑚𝑝𝑎𝑐𝑡𝑜 = 𝑚. 𝑔(𝐻𝑞 − ℎ𝑟) 
◦ Hq e hf está relacionada com a perda da 
energia do martelo para romper o corpo de 
prova. 
 Aparência da Fratura 
 Deformação 
 Metálicos  “Charpy” apoiado 
 Polímeros  “Izod” engastado 
 
 Associada a nucleação, crescimento e 
coalescência de microcavidades 
◦ Deformação plástica significativa e propagação 
lenta de fissuras 
 Observada em materiais CFC 
 
 
 Propagação rápida de fissuras ao longo 
certos planos cristalográficos clivagem) 
◦ Materiais CCC e HC 
 
Transgranular Transcristalino 
ou Clivagem 
 De 4.694 navios 
◦ 1.289 apresentaram fratura no casco 
◦ 233 perda total, 19 partiram ao meio 
 Temperatura na qual os materiais dúcteis 
passam a ser frágeis a temperaturas mais 
baixas 
 
 50% frágil e 50% dúctil 
 Prejudiciais 
◦ Enxofre 
◦ Fósforo 
◦ Carbono 
 
 
E
n
e
rg
ia
 d
e
 I
m
p
a
c
to
 (
J
) 
Temperatura (ºC) 
 Benéficos 
◦ Manganês 
◦ Níquel 
 
Temperatura (ºC) 
E
n
e
rg
ia
 d
e
 I
m
p
a
c
to
 (
J
) 
 
Standard Specification for Carbon Structural Steel 
 
 
Bandas de Lüders 
 Def. plástica que ocorre em materiais 
sujeitos a tensões/cargas constantes x 
tempo a temp. elevadas 
◦ Metais ~ 0,4Tf 
 Mede ( x t) 
 Amostras 
◦ Peças acabadas 
◦ c.p similares aos de tração 
 
 
 
 Indústria petroquímica 
◦ Tubulações de vapor 
 Peças de reatores nucleares 
 Indústria aeroespacial 
◦ Turbinas e Mísseis 
 
 Aplica-se uma carga uniaxial const. ao CP 
◦ Temperatura elevada e constante 
◦ Tempo de aplicação 
 Função da vida útil esperada 
 do componente 
 
 Resistência a Fluência 
◦ Avalia a vida útil do material - TEMPO 
◦ Utiliza-se de métodos de extrapolação dos resultados 
 Ruptura à fluência 
◦ Avalia a tensão nominal que o material suporta em 
determinada temperatura 
 Relaxação 
◦ Avalia a redução da tensão aplicada ao CP quando a 
deformação em função do tempo é constante em uma 
determinada temperatura 
 Determina-se a tensão que causa uma 
deformação aceitável de 1% em um 
determinado intervalo de tempo 
◦ Depende do tipo de componente, para uma dada 
temperatura 
◦ Uma taxa mínima de fluência de 0,0001% 
 Deformação de 1% a cada 10.000 h de operação 
 onde 
◦ B e n (inclinação da reta) 
são constantes do material 
 𝜀𝑚 
 
𝜀𝑚 = 𝐵. 𝜎𝑛 
 Com os resultados determina-se a tensão que 
causa uma deformação aceitável de 1% em 
certa temperatura 
 
S-1 
 Deformação de 1%/100.000h é admissível 
 Alguns equipamentos quase nenhuma 
deformação é possível