Deformação elástica e plástica

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6 – Deformação Elástica e Plástica
Conceitos de Tensão e Deformação
Se uma carga é estática ou se ela altera de uma maneira relativamente lenta ao longo do tempo e é aplicada uniformemente sobre uma seção reta ou superfície de um membro, o comportamento mecânico pode ser verificado mediante a um simples ensaio de tensão-deformação
INTRODUÇÃO A CIÊNCIAS DOS MATERIAIS
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Ensaio de Tração
INTRODUÇÃO A CIÊNCIAS DOS MATERIAIS
É usado para avaliar diversas propriedades mecânicas dos materiais que são importantes em projetos. Um corpo-de-prova (CP) é deformado até sua fratura mediante a aplicação de tração gradativamente crescente que é aplicada uniaxialmente ao longo do eixo mais cumprido de um corpo de prova.
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Ensaio de Tração
INTRODUÇÃO A CIÊNCIAS DOS MATERIAIS
	Componentes básicos da máquina de ensaio de tração
Sistema de aplicação de carga
Dispositivo para prender o corpo de prova
Sensores que permitam medir a tensão aplicada e a deformação promovida (extensômetro)
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Ensaio de Tração
INTRODUÇÃO A CIÊNCIAS DOS MATERIAIS
 = F/A0
F = Força ou carga
A0 = Área inicial da seção reta transversal
TENSÃO - Kgf/cm2 ou Kgf/mm2 ou N/ mm2
Como efeito da aplicação de uma tensão tem-se a deformação (variação dimensional).
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A deformação pode ser expressa:
O número de milímetros de deformação por milímetros de comprimento
 O comprimento deformado como uma percentagem do comprimento original
INTRODUÇÃO A CIÊNCIAS DOS MATERIAIS
Deformação()= lf-lo/lo= l/lo
lo= comprimento inicial
lf= comprimento final
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A deformação pode ser:
Elástica;
Plástica.
INTRODUÇÃO A CIÊNCIAS DOS MATERIAIS
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Deformação Elástica e Plástica
DEFORMAÇÃO ELÁSTICA
Prescede à deformação plástica
É reversível
Desaparece quando a tensão é removida
É praticamente proporcional à tensão aplicada 
 DEFORMAÇÃO PLÁSTICA
É provocada por tensões que ultrapassam o limite de elasticidade 
É irreversível porque é resultado do deslocamento permanente dos átomos e portanto não desaparece quando a tensão é removida
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Módulo de elasticidade ou Módulo de Young: E= /  =Kgf/mm2
 É o quociente entre a tensão aplicada e a deformação elástica resultante;
 Está relacionado com a rigidez do material ou à resist. à deformação elástica;
 Está relacionado diretamente com as forças das ligações interatômicas.
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LIMITE DE ELASTICIDADE
Corresponde à máxima tensão que o material suporta sem sofrer deformação permanente
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Módulo de Elasticidade para alguns metais
Quanto maior o módulo de elasticidade mais rígido é o material ou menor é a sua deformação elástica quando aplicada uma dada tensão
		
		MÓDULO DE ELASTICIDADE [E]
		
		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
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Considerações gerais sobre módulo de elasticidade 
	Como consequência do módulo de elasticidade estar diretamente relacionado com as forças interatômicas:
Os materiais cerâmicos tem alto módulo de elasticidade, enquanto os materiais poliméricos tem baixo;
Com o aumento da temperatura o módulo de elasticidade diminui.
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O FENÔMENO DE ESCOAMENTO
Esse fenômeno é nitidamente observado em alguns metais de natureza dúctil, como aços baixo teor de carbono.
Caracteriza-se por um grande alongamento sem acréscimo de carga.
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Outras informações que podem ser obtidas das curvas tensãoxdeformação
Tensão de escoamento
y= tensão de escoamento (corresponde a tensão máxima relacionada com o fenômeno de escoamento)
 De acordo com a curva “a”, onde não observa-se nitidamente o fenômeno de escoamento
Alguns aços e outros materiais exibem o comportamento da curva “b”, ou seja, o limite de escoamento é bem definido (o material escoa- deforma-se plasticamente-sem praticamente aumento da tensão). Neste caso, geralmente a tensão de escoamento corresponde à tensão máxima verificada durante a fase de escoamento
Não ocorre escoamento propriamente dito
Escoamento
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Limite de Escoamento
onde não observa-se nitidamente o fenômeno de escoamento, a tensão de escoamento corresponde à tensão necessária para promover uma deformação permanente de 0,2% ou outro valor especificado (obtido pelo método gráfico indicado na fig. Ao lado)
Fonte figura: Prof. Sidnei Paciornik do Departamento de Ciência dos Materiais e Metalurgia da PUC-Rio
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Outras informações que podem ser obtidas das curvas tensãoxdeformação.
Resistência à Tração (Kgf/mm2)
Corresponde à tensão máxima aplicada ao material antes da
É calculada dividindo-se a carga máxima suportada pelo material pela área de seção reta inicial
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Outras informações que podem ser obtidas das curvas tensãoxdeformação
Tensão de Ruptura (Kgf/mm2)
Corresponde à tensão que promove a ruptura do material.
O limite de ruptura é geralmente inferior ao limite de resistência em virtude de que a área da seção reta para um material dúctil reduz-se antes da ruptura.
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Outras informações que podem ser obtidas das curvas tensãoxdeformação
Ductilidade 
Corresponde à alongação total do material devido à deformação plástica.
% alongação= (lf-lo/lo)x100
Onde lf corresponde ao comprimento final após a ruptura
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Ductilidade de material Frágil x material Ductil
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Ductilidade expressa como alongamento
Como a deformação final é localizada, o valor da elongação só tem significado se indicado o comprimento de medida
Ex: Alongamento: 30% em 50mm
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Ductilidade expressa como estricção
Corresponde à redução na área da seção reta do corpo, imediatamente antes da ruptura
Os materiais dúcteis sofrem grande redução na área da seção reta antes da ruptura
Estricção= área inicial-área final
					 área inicial
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Outras informações que podem ser obtidas das curvas tensãoxdeformação
Resiliência 
Corresponde à capacidade do material de absorver energia quando este é deformado elasticamente
A propriedade associada é dada pelo módulo de resiliência (Ur)
Ur= esc2/2E
Materiais resilientes são aqueles que têm alto limite de elasticidade e baixo módulo de elasticidade (como os materiais utilizados para molas)
esc
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Outras informações que podem ser obtidas das curvas tensãoxdeformação
Tenacidade
Corresponde à capacidade do material de absorver energia até sua ruptura
tenacidade
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Algumas propriedades mecânicas para alguns metais
Ligas de alumínio - 40 a 650 MPa
Aços - 200 a 200 MPa
Ferros fundidos - 60 a 250 MPa
Elevado número de ligas com várias formas e mecanismos de endurecimento.
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VARIAÇÃO DA PROPRIEDADES MECÂNICAS COM A TEMPERATURA
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TENSÃO E DEFORMAÇÃO VERDADEIRAS
A curva de tensão x deformação convencional, estudada anteriormente, não apresenta uma informação real das características tensão e deformação porque se baseia somente nas características dimensionais originais do corpo de prova ou amostra e que na verdade são continuamente alteradas durante o ensaio.
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TENSÃO E DEFORMAÇÃO VERDADEIRAS
TENSÃO REAL (r)
r = F/Ai
 onde Ai é a área da seção transversal instantânea (m2)