Aula 08 Seleção de Materiais Parte 1

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CURSO DE 
ENGENHARIA MECÂNICA 
Campus Buritis 
PROJETOS DE SISTEMAS MECÂNICOS 
AULA 08 
SELEÇÃO DE MATERIAIS 
Prof. Luiz Brant 
CURVA TENSÃO x DEFORMAÇÃO 
Ensaio de Tração 
Em um ensaio de tração, um corpo de prova é submetido a um esforço que 
tende a alongá-lo até a ruptura! 
F 
F 
 Através do ensaio de tração, obtém-se o 
gráfico tensão-deformação, na qual é possível 
analisar o comportamento do material ao longo 
do ensaio. 
CURVA TENSÃO x DEFORMAÇÃO 
Ensaio de Tração 
Extensômetro 
Strain Gauge 
CURVA TENSÃO x DEFORMAÇÃO 
Curva Tensão - Deformação 
Falha 
Dúctil 
Falha 
Frágil 
Fase Elástica  Comportamento Linear 
CURVA TENSÃO x DEFORMAÇÃO 
Fase Plástica  Comportamento Não-Linear 
CURVA TENSÃO x DEFORMAÇÃO 
Aços 
CURVA TENSÃO x DEFORMAÇÃO 
Liga de Alumínio 
CURVA TENSÃO x DEFORMAÇÃO 
Ferro Fundido 
CURVA TENSÃO x DEFORMAÇÃO 
Borracha Natural 
CURVA TENSÃO x DEFORMAÇÃO 
Polímeros (Plásticos) 
CURVA TENSÃO x DEFORMAÇÃO 
CURVA TENSÃO x DEFORMAÇÃO 
Resiliência Tenacidade 
CURVA TENSÃO x DEFORMAÇÃO 
CURVA TENSÃO x DEFORMAÇÃO 
CISALHAMENTO 
CURVA TENSÃO x DEFORMAÇÃO 
CISALHAMENTO 
ENSAIOS DE DUREZA 
Ensaios de dureza por penetração: 
• Dureza Brinell (HB) 
• Dureza Rockwell (HR); 
• Dureza Vickers (HV); 
• Dureza Knoop (HK); 
• Dureza Shore 
Metais 
Metais e cerâmicas 
Polímeros 
ENSAIOS DE DUREZA 
ENSAIO DE DUREZA BRINELL (HB) 
Metodologia: consiste em comprimir lentamente 
uma esfera de aço temperado, de diâmetro D, 
sobre uma superfície por meio de uma carga F, 
durante um tempo produzindo uma calota 
esférica de diâmetro d. 
A unidade dessa dureza é HB (Hardness 
Brinell) 
 
d 
ENSAIOS DE DUREZA 
ENSAIO DE DUREZA BRINELL (HB) 
Para Aços: 
 
Para Ferro Fundido: 
 
PROPRIEDADES MECÂNICAS DOS 
MATERIAIS 
Análise Estatística 
 Falhas ocorrem em última análise quando a 
resistência do material é excedida! 
 
 A resistência dos materiais é medida por meio do 
conceito de tensão 
 
 Regra geral de dimensionamento: 
 
 
 
 A tensão admissível é função do critério de falha. 
 
AdmissívelAtuante σσ 
RESISTÊNCIA DOS MATERIAIS 
TEORIAS DE FALHA 
Carregamento 
Estático 
Carregamento 
Variável (Fadiga) 
Material Dúctil 
e ≥ 0,05 
(critérios de escoamento) 
Material Frágil 
e < 0,05 
(critérios de fratura) 
Critérios de Falha 
 Tensão Máxima de Cisalhamento (Tresca) 
 Energia de Distorção (Von-Mises) 
 Coulomb-Mohr Dúctil 
 Tensão Normal Máxima 
 Coulomb-Mohr Frágil 
 Goodman 
 Soderberg 
 Gerber 
 ASME Elíptica 
 
TEORIAS DE FALHA 
Critérios de Falha – Material Dúctil 
 2121
21
2
1




e
e
E
E
E







tem sinais iguais 
tem sinais opostos 
 Tensão Máxima de Cisalhamento (Tresca) 
EVM   222121
 Energia de Distorção (Von-Mises) 
TEORIAS DE FALHA 
Critérios de Falha – Material Frágil 
 Tensão Normal Máxima 
 
 
 
 Coulomb-Mohr Frágil 
21
21
21
2
1
1 







e
e
ctrt
rc
rt










tem sinais iguais 
tem sinais opostos 
TEORIAS DE FALHA 
Seleção do Critério de Falha 
FALHA POR FADIGA 
 Fadiga Controlada por Tensão 
 Curvas S-N; 
 
 Fadiga Controlada por Deformação 
 Curvas e-N; 
 
 Mecânica de Fratura aplicada à Fadiga 
 Propagação de trincas 
Métodos da Vida sob Fadiga 
Três abordagens fundamentais utilizadas em projeto e análise para predizer 
quando, ou se, um componente de máquina carregado ciclicamente irá falhar 
em fadiga 
 
FALHA POR FADIGA 
 Fadiga Controlada por Tensão (Curvas S-N) 
Métodos da Vida sob Fadiga 
FALHA POR FADIGA 
 Fadiga Controlada por Tensão (Curvas S-N) 
Métodos da Vida sob Fadiga 
Curva S-N para aços 
Limite de Resistência 
à Fadiga Se 
R
e
s
is
tê
n
c
ia
 à
 F
a
d
ig
a
 S
f 
Baixo Ciclo Alto Ciclo 
Vida Finita Vida 
Infinita 
Número de Ciclos de Tensão, N 
FALHA POR FADIGA 
 Fadiga Controlada por Tensão (Curvas S-N) 
Métodos da Vida sob Fadiga 
Curva S-N para ligas de alumínio 
Forjado 
Fundido em molde permanente 
Fundido em areia 
N = 5x108 ciclos 
Resistência à fadiga 
R
e
s
is
tê
n
c
ia
 à
 F
a
d
ig
a
 S
f 
Número de Ciclos de Tensão, N 
Critérios de Falha por Fadiga para 
Tensões Flutuantes 
Diagramas construídos com o propósito de análise e projeto. Fáceis de usar e os 
resultados podem ser postos em escala diretamente  mostra um lugar 
geométrico que divide as combinações seguras das inseguras de a e m. 
T
e
n
s
ã
o
 A
lt
e
rn
a
d
a
 
a
 
Tensão Média m 
Linha de Carregamento, 
inclinação r = Sa / Sm= a / m 
Linha de Langer de escoamento 
Linha de 
Gerber 
Linha de Goodman Modificada 
Linha da ASME-elíptica 
Linha de 
Soderberg 
Critérios de Falha por Fadiga para 
Tensões Flutuantes 
T
e
n
s
ã
o
 A
lt
e
rn
a
d
a
 
a
 
Tensão Média m 
Linha de Langer de escoamento 
Linha de 
Gerber 
Linha de Goodman Modificada 
Linha da ASME-elíptica 
Linha de 
Soderberg 
Soderberg: 
nSS y
m
e
a 1

Goodman Modificada: 
nSS ut
m
e
a 1

1
2







ut
m
e
a
S
n
S
n 
1
22















y
m
e
a
S
n
S
n 
ASME-elíptico: 
Gerber: