RESUMO AULA RESISTENCIA DOS MATERIAIS

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RESUMO AULA 17/08
TESTE DE TRAÇÃO E COMPRESSÃO
DISTRIBUIÇÃO DOS ESFORÇOS INTERNOS
Introduz-se, agora, a hipótese da distribuição uniforme, desses esforços resistentes, ao longo de todos os pontos da seção transversal, embora, na realidade, ela talvez nunca se verifique. Assim, nos materiais metálicos, que de certa forma podem ser assimilados a materiais homogêneos, não se tem rigorosa homogeneidade por causa das diferentes orientações de seus componentes cristalinos. 0 valor exato do esforço que atua em cada ponto é, a rigor, uma função da natureza cristalina e da orientação dos cristais, nesse ponto.
 
 
Todavia. para fins práticos, a hipótese da distribuição uniforme é, para diversos materiais, perfeitamente satisfatória.
TENSÃO NORMAL
O termo esforço interno resistente é mais geral do que aquele que se considerou no exemplo citado, pois não implica, necessariamente, fixar que a sua direção seja perpendicular à seção transversal. Quando isso se dá, como no caso do exemplo em questão, este esforço, que atua em cada ponto da seção transversal, recebe o nome de tensão normal. A tensão tem a mesma unidade de uma pressão, isto é, força por unidade de área. No caso em questão, a intensidade da tensão normal, em qualquer ponto da seção transversal, é obtida dividindo-se o valor de P pela área da seção transversal. Se P é de tração, a tensão normal correspondente também é de tração; em caso contrário, a tensão normal é de compressão. É essencial, para a hipótese de distribuição uniforme das tensões normais, que a força P seja axial; em caso contrário, não estariam satisfeitas as condições de equilíbrio.
DIAGRAMA TENSÃO-DEFORMAÇÃO
É possível, então, medirem-se os diversos , correspondentes aos acréscimos da carga axial aplicada à barra, e realizar o ensaio até a ruptura do corpo de prova. Chamado de S a área da seção transversal inicial do corpo de prova, a tensão normal, , pode ser determinada, para qualquer valor da carga axial, P, com a fórmula:
Obtidos, assim, diversos pares de valores  e , pode-se determinar a função que os relaciona, a qual, na representação gráfica, recebe o nome de diagrama tensão-deformação do material para esse tipo de carregamento.
O comportamento elástico (também chamado módulo de elasticidade) de um material é a capacidade de sofrer deformações reversíveis. Isto é, quando forças exteriores atuam sobre um material e este se deforma, é produzido um trabalho destas forças que se armazena no material como energia potencial elástica. O sólido se comporta elasticamente quando, depois de removidos os esforços, esse incremento na energia interna for reversível (UNIOESTE, 2014).
Um exemplo claro do módulo de elasticidade é a mola, que se encontra em seu estado de equilíbrio quando não está sendo esticada ou comprimida. Após comprimida ou esticada, a mola produz uma força contrária à do movimento para voltar ao seu estado natural. A Figura 1 esquematiza a forma original de uma mola e como ela se deforma ao ser esticada pela ação de uma determinada força (peso preso à ponta).
ESCOAMENTO 
Onde a deformação plástica tem inicio, e ocorre o afastamento inicial da linearidade na curva tensão deformação.
ENDURECIMENTO DE DEFORMAÇÃO: Se um material dúctil pode ser tensionado consideravelmente além do limite de escoamento, sem ruptura, dizemos que endurece sob deformação. Isto se verifica para muitos metais estruturais.
A curva tensão-deformação de um material frágil, isto é, não linear, como se indica na Fig. 5(b), caracteriza diversas outras propriedades, que se distinguem daquelas que correspondem ao diagrama linear e que a seguir se definem.
Estricção 
A diminuição de seção ao longo do comprimento de um corpo de prova submetido a uma força, antes da ruptura.
Comportamento da Tensão x Deformação de Materiais Dúcteis e Frágeis Materiais Dúcteis – Qualquer Material que possa ser submetido a grandes deformações antes da ruptura é chamado de material dúctil. O aço doce é um exemplo. Os engenheiros escolhem materiais dúcteis para o projeto por que são capazes de absorver choque ou energia e, quando sobrecarregados, exibem, em geral, grande deformação antes de falhar. Materiais Frágeis – São materiais que possuem pouco, ou nenhum escoamento. Exemplo: Concreto.
A Lei de Hooke é uma lei de física que está relacionada à elasticidade de corpos e também serve para calcular a deformação causada pela força que é exercida sobre um corpo, sendo que tal força é igual ao deslocamento da massa partindo do seu ponto de equilíbrio multiplicada pela constante da mola ou de tal corpo que virá à sofrer tal deformação.
F=K.Δl
Notando que segundo o Sistema Internacional:
F está em newtons
K está em newton/metro
Δl está em metros
Na Lei de Hooke existe grande variedade de forças interagindo, e tal caracterização é um trabalho de caráter experimental. Entre essas forças que se interagem as forças “mais notáveis” são as forças elásticas, ou seja, forças que são exercídas por sistemas elásticos quando sofrem deformação. Devido a tal motivo, é interessante ter uma idéia do comportamento mecânico presente nos sistemas elásticos. Os corpos perfeitamentes rígidos são desconhecidos, visto que em todos os experimentos realizados até hoje sofrem deformação quando submetidos à ação de forças, entendendo-se por deformação de um corpo (alteração na forma e/ou dimensões do corpo). Essas deformações podem ser de diversos tipos:
Compressão
Distenção
Flexão
Torção, dentre outros.
MÓDULO DE ELASTICIDADE
A constante E, relação entre  e , é o módulo de elasticidade do material, sob tração, e é chamado, às vezes, de módulo de Young. Em diversos manuais de engenharia, encontram-se as tabelas que fornecem o módulo de elasticidade de diferentes materiais. Desde que  é adimensional, segue-se que a dimensão de E é a mesma de , isto é, força por unidade de área. Para diversos materiais, o valor de E é o mesmo, quer sob tração, quer sob compressão. Deve-se observar que os materiais que se consideram neste capitulo são somente aqueles (a não ser referência em contrário) que satisfazem à lei de Hooke.
ENDURECIMENTO DE DEFORMAÇÃO: Se um material dúctil pode ser tensionado consideravelmente além do limite de escoamento, sem ruptura, dizemos que endurece sob deformação. Isto se verifica para muitos metais estruturais.
A curva tensão-deformação de um material frágil, isto é, não linear, como se indica na Fig. 5(b), caracteriza diversas outras propriedades, que se distinguem daquelas que correspondem ao diagrama linear e que a seguir se definem.
ENERGIA DE DEFORMAÇÃO 
Cargas aplicadas a um corpo provocam deformações. Não havendo dissipação de energia na forma de calor, o trabalho externo realizado pelas cargas será convertido em trabalho interno denominado energia de deformação. Essa energia é sempre positiva.
MÓDULO DE RESILIÊNCIA: Chama-se módulo de resiliência à energia que o corpo armazena, por unidade de volume, quando, a partir de zero, se eleva o valor da tensão até o limite de proporcionalidade. Seu valor pode ser obtido calculando-se a área hachurada da Fig. 5(a), é evidente que a dimensão do módulo de resiliência é a de um trabalho. Assim, a resiliência de um material é a sua capacidade de absorver energia na região elástica.
 
MÓDULO DE TENACIDADE: Chama-se módulo de tenacidade à energia que o corpo armazena, por unidade de volume, quando, a partir de zero, se eleva o valor da tensão até o limite de ruptura. Seu valor pode ser obtido, no diagrama tensão-deformação, com o cálculo da área limitada pela curva, os eixos coordenados e a ordenada correspondente ao ponto de ruptura. A tenacidade de um material é a sua capacidade de absorver energia ,na região plástica.
COEFICIENTE DE POISSON
Quando se exerce um esforço de tensão num pedaço de um material qualquer este vai sofrer uma deformação longitudinal, proporcional ao esforço aplicado, e determinada pelo seu módulo de Young. Quando definimos o módulo de Young, só considerá-mos a deformação longitudinal, no entanto, qualquer materialelástico ao ser “esticado” sofre também uma deformação transversal que é proporcional à deformação longitudinal aplicada. Pode verificar a ocorrência destes dois tipos de deformação esticando um pedaço de borracha suficientemente maleável. A razão entre a deformação transversal associada a uma deformação longitudinal na direcção do esforço de tracção, chama-se o coeficiente (ou razão) de Poisson, 
O diagrama tensão−deformação de cisalhamento
• Para cisalhamento puro, o equilíbrio exige
que tensões de cisalhamento iguais sejam
desenvolvidas nas quatro faces do
elemento.
Se o material for homogêneo e
isotrópico, a tensão de cisalhamento
distorcerá o elemento uniformemente.
Falha de materiais devida à fluência e à fadiga
Fluência
• Quando um material tem de suportar uma carga por muito tempo, pode
continuar a deformar-se até sofrer uma ruptura repentina.
• Essa deformação permanente é conhecida como fluência.
• De modo geral, tensão e/ou temperatura desempenham um papel
significativo na taxa de fluência.
• A resistência à fluência diminuirá para
temperaturas mais altas ou para tensões
aplicadas mais altas.	
Fadiga
• Quando um metal é submetido a ciclos repetidos de tensão ou
deformação, sua estrutura irá resultar em ruptura.
• Esse comportamento é chamado fadiga.
• Limite de fadiga é um limite no qual nenhuma falha é detectada
após a aplicação de uma carga durante um número específico
de ciclos.
• Esse limite pode ser determinado
no diagrama S-N.