PROPRIEDADES MECANICAS DOS MATERIAIS TEORIA

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Universidade Tecnológica Federal do Paraná 
Princípios de Resistência dos Materiais 
Prof. Marlos Wander Grigoleto 
 
PROPRIEDADES MECÂNICAS DOS MATERIAIS 
 
 
 
 A determinação e/ou conhecimento das propriedades mecânicas é muito importante 
para a escolha do material para uma determinada aplicação, bem como para o projeto e 
fabricação do componente. 
 As propriedades mecânicas definem o comportamento do material quando sujeitos à 
esforços mecânicos, pois estas estão relacionadas à capacidade do material de resistir ou 
transmitir estes esforços aplicados sem romper e sem se deformar de forma 
incontrolável. 
 
 
Principais Propriedades Mecânicas 
 
 Resistência à tração 
 Elasticidade 
 Ductilidade 
 Fluência 
 Fadiga 
 Dureza 
 Tenacidade,.... 
 
Tipos de tensões que uma estrutura está sujeita 
 
 Tração 
 Compressão 
 Cisalhamento 
 Torção 
 
 
 
Como determinar as Propriedades Mecânicas? 
 
 A determinação das propriedades mecânicas é feita através de ensaios mecânicos. 
 Utiliza-se normalmente corpos de prova (amostra representativa do material) para o 
ensaio mecânico, já que por razões técnicas e econômicas não é praticável realizar o 
ensaio na própria peça, que seria o ideal. 
 Geralmente, usa-se normas técnicas para o procedimento das medidas e confecção do 
corpo de prova para garantir que os resultados sejam comparáveis. 
 
Normas Técnicas 
 
As Normas Técnicas mais comuns são elaboradas pelas: 
 ASTM (American Society for Testing and Materials) 
 ABNT (Associação Brasileira de Normas Técnicas) 
 
Testes mais comuns para se determinar as propriedades mecânicas dos 
metais 
 
 Resistência à tração (+ comum, determina a elongação) 
 Resistência à compressão 
 Resistência à torção 
 Resistência ao choque 
 Resistência ao desgaste 
 Resistência à fadiga 
 Dureza 
 
Resistência à tração 
 
É medida submetendo-se o material à uma carga ou força de tração, paulatinamente 
crescente, que promove uma deformação progressiva de aumento de comprimento. 
 
Esquema de máquina para ensaio de tração - Partes básicas 
 
 Sistema de aplicação de carga 
 dispositivo para prender o corpo de prova 
 Extensiômetro: sensor que permite medir a tensão aplicada e a deformação 
promovida. 
 
 
 
 
Onde: 
σ é dado em N/ mm2 (MPa) 
 A é a área inicial da seção reta transversal 
 F é a Força ou carga 
 
Como efeito da aplicação de uma tensão tem-se a deformação (variação dimensional), que 
pode ser expressa como: 
 
onde 
 l0 - comprimento inicial 
 lf - comprimento final 
 ɛ - deformação (adimendional) 
 
Lei de Hooke: σ = E ɛ 
 
A Deformação pode ser: Elástica e 
Plástica 
 
Lei de Hooke 
 
A lei de hooke supõe que os materias tenham um comportamento perfeitamento elástico e 
enuncia que a deformação apresentada por um material é diretamente proporcional à 
tensão nele aplicada. 
00
0
l
l
l
ll f 



Limite de 
Resistência à tração 
Desta forma, sempre que considerarmos a região elástica expressa no diagrama 
tensão X deformação, e esta região apresentar uma linha retilinia (comportamento linear) 
dis-se que o material analizado obedece a lei de Hooke. 
 
 
Deformação elástica 
 Precede à deformação plástica 
 É reversível 
 Desaparece quando a tensão é removida 
 É praticamente proporcional à tensão aplicada (obedece a lei de Hooke) 
 
 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 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 Elástica Plástica 
 
Informações que podem ser obtidas das curvas  x  
 
Módulo de elasticidade ou Módulo de Young: E 
E= /  =Kgf/mm2 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Curva característica de um material dúctil, pois apresenta além da deformação elástica, a 
capacidade de deformar-se plasticamente, até o limite de tensão de ruptura, onde o 
material rompe. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Regiões: 
 
● Regime elástico: Região onde acontece uma deformação elástica, proporcional a 
intensidade da força aplicada, ali, cessando a força o material volta a sua forma 
original sem deformações permanentes. 
● Escoamento: O escoamento é o fenômeno caracterizado pela deformação 
permanente do material sem que haja aumento de carga, fenômeno que antecede o 
regime plástico. 
● Regime plástico: Região onde o material sofre deformação plástica, com o aumento 
da força aplicada as transformações no material são permanentes. 
● Encruamento (estricção): Ponto do ensaio onde ocorre significativa redução na 
área do corpo de prova, quanto mais dúctil foi o material maior será a região de 
estricção. 
● Limite de resistência: É o maior valor de tensão que o material eé capaz de 
suportar. 
 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 
Comportamento não-linear 
 
● Ruptura: Ponto limite do material, momento onde ocorre o rompimento do corpo 
de prova. 
 
 
 
Módulo de Elasticidade para alguns Metais 
Metal 
(a 20 °C) 
Módulo de Elasticidade E 
GPa 
Módulo de Elasticidade E 
Kgf/mm2 
Alumínio 70,3 7140 
Cádmio 49,9 5040 
Cromo 279,1 28350 
Cobre 129,8 13160 
Ouro 78 7910 
Ferro 211,4 21420 
Magnésio 44,7 4550 
Niquel 199,5 20230 
Prata 82,7 8400 
Titaneo 115,7 11760 
Tungstênio 411,0 41720 
Vanadio 127,6 12950 
 
 
 
Comportamento não-linear 
 Alguns metais como ferro fundido cinzento, concreto e 
muitos polímeros apresentam um comportamento 
não linear na parte elástica da curva tensão x 
deformação 
 
 
 
CONSIDERAÇÕES GERAIS SOBRE MÓDULO DE ELASTICIDADE 
 
Como consequência do módulo de elasticidade estar diretamente relacionado com as forças 
interatômicas: 
 Os materiais cerâmicos têm alto módulo de elasticidade, enquanto os materiais 
poliméricos têm baixo 
 Com o aumento da temperatura o módulo de elasticidade diminui 
 
Limite de elasticidade 
 
 Corresponde à máxima tensão que o material 
suporta sem sofrer deformação permanente 
 O comportamento elástico também é 
observado quando forças compressivas, tensões 
de cisalhamento ou de torção são impostas ao 
material. 
 
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. 
 Outras informações que podem ser obtidas das curvas tensão x deformação como 
mostram os gráficos abaixo: 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
• De acordo com a curva “a”, onde não se observa 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 
Não ocorre escoamento 
propriamente dito 
Escoamento 
(a) 
(b) 
máxima verificada durante a fase de escoamento 
onde não se observa 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 pelométodo gráfico 
indicado na figuara abaixo) 
 
 
Resistência à Tração - σ T (MPa) 
 Corresponde à tensão máxima aplicada ao 
material antes da ruptura 
 É calculada dividindo-se a carga máxima 
suportada pelo material pela área de seção reta 
inicial 
 
Tensão de Ruptura - σ R (Mpa) 
 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 
 
Ductilidade 
 Corresponde à elongação total do material devido à deformação plástica 
 %elongação= (lf-lo/lo)x100 (Onde lf corresponde ao comprimento final após a ruptura) 
 
 
 
Ductilidade expressa como alongamento 
 %elongação= (lf-lo/lo)x100 
 Como a deformação final é localizada, o valor da elongação só tem significado se 
indicado o comprimento de medida 
R 
T 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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 
 
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= y
2/2E 
 
 Materiais resilientes são aqueles que têm alto 
limite de elasticidade e baixo módulo de elasticidade (como os materiais utilizados 
para molas) 
 
Tenacidade 
 
 Corresponde à capacidade do material de 
absorver energia até sua ruptura 
 
 
 
 
 
Outras Propriedades Mecânicas importantes 
 
 Resistência ao impacto (os testes serão vistos nas aulas práticas) 
 Dureza (os testes serão vistos nas aulas práticas) 
 Fluência 
 Fratura 
 Fadiga