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Centro Universitário da Fundação Educacional de Barretos Propriedade e Aplicação dos Materiais Prof.: Luciano H. de Almeida Propriedades Mecânicas dos Materiais Objetivos Introduzir os conceitos básicos associados com as propriedades mecânicas dos materiais Identificar e avaliar os fatores que afetam essas propriedades Rever alguns testes básicos utilizados para determinar estas propriedades Propriedades Mecânicas dos Materiais Importância do estudo do comportamento mecânico dos materiais Materiais em serviço sofrem ação de forças e cargas O projeto estrutural depende da aplicação Necessidade de conhecer as propriedades do material para finalizar o projeto Ex.: Alumínio para aplicação na aviação Aço para eixo de automóveis Propriedades Mecânicas dos Materiais Testes para determinar as propriedades mecânicas Ensaios mecânicos Corpos de prova Normas técnicas visam a reprodução das condições de trabalho Propriedades Mecânicas dos Materiais Formas de aplicação de carga: a) Tração b) Compressão c) Cisalhamento d) torção Propriedades Mecânicas dos Materiais Definição de tensão (tensão de engenharia) F = carga aplica perpendicularmente a seção reta da amostra A0 = área da seção reta; 0A F σ Propriedades Mecânicas dos Materiais Definição de deformação (deformação de engenharia) L = deformação; L0 = comprimento original 0L L ε Propriedades Mecânicas dos Materiais Deformação elástica curva de tensão- deformação Metais para baixos níveis de tensão tensão e deformação são proporcionais E = módulo de elasticidade (módulo de Young) ε . E σ Lei de Hooke Propriedades Mecânicas dos Materiais Parte linear deformação elástica Inclinação = módulo de elasticidade Maior módulo => material mais rígido Deformação não permanente Propriedades Mecânicas dos Materiais Propriedades Mecânicas dos Materiais Tração aplicada uniaxial alongamento na direção de aplicação da carga deformação transversal a aplicação da carga. Coeficiente de Poisson Materiais isotrópicos z y z x ε ε - ε ε - ν ν1G2E Propriedades Mecânicas dos Materiais Deformação Plástica O fim da região elástica é definida como uma linha paralela a região elástica para uma deformação de 0,2% (0,002) Limite de escoamento (y ) Materiais com transição elástica - plástica muito bem definida e abrupta Limite de escoamento é a tensão média após o ponto de escoamento Propriedades Mecânicas dos Materiais 1 => Módulo de Elasticidade 2 => limite de escoamento 3 => limite de resistência a fratura 4 => ductilidade 5 => tenacidade Propriedades Mecânicas dos Materiais Propriedades Mecânicas dos Materiais Ductilidade Nível de deformação plástica suportada até a fratura Pequena deformação plástica fratura frágil Grande deformação plástica fratura dúctil Propriedades Mecânicas dos Materiais A ductilidade pode ser medida quantitativamente Percentual de alongamento Percentual de redução de área Lf e Af são medidas de fratura 100 x L LL EL% 0 0f 100 x A AA RA% 0 f0 Propriedades Mecânicas dos Materiais Tenacidade Capacidade de absorver energia até a fratura Testes de impacto (testes dinâmicos) Testes estáticos Tenacidade a fratura resistência a fratura quando uma trinca está presente Material tenaz exibe resistência mecânica e ductilidade Propriedades Mecânicas dos Materiais Tensão verdadeira K são constantes n é chamado expoente de encruamento n vv . k σ Propriedades Mecânicas dos Materiais Propriedades Mecânicas dos Materiais Deformação plástica mecanismos de escorregamento facilitado pelo movimento de discordâncias Propriedades Mecânicas dos Materiais Deformação plástica sistemas de escorregamento Planos e direções com maior densidade Propriedades Mecânicas dos Materiais Determine o ME, LE, LRT 1- (ENADE – 2011) Uma empresa produz componentes para a indústria de construção mecânica. Um dos produtos, o eixo de transmissão do redutor, é fabricado com o aço AISI 1045 de diâmetro 12,7 mm. Para efeitos de controle de qualidade, todos os lotes recebidos são ensaiados por tração para avaliar a sua tensão de escoamento e o tipo de fratura, que deve ser dúctil. Como resultado do ensaio realizado no lote n. 20110807, Roberto obteve o diagrama tensão versus deformação indicado na figura abaixo, e precisa decidir pela liberação ou reprovação desse lote, uma vez que a especificação de compra do material indica uma tensão de escoamento mínima de 530 MPa e um limite de resistência a tração de 625 MPa. Determinada liga de cobre tem um módulo de elasticidade de 118.000 N/mm2. Considere um tubo que, constituído dessa liga de cobre com 4 m de comprimento, 40 mm de diâmetro externo e 38 mm de diâmetro interno, esteja sendo solicitado por uma carga de tração de 4.000 N. Nesse caso, qual o aumento total no comprimento inicial desse tubo. Uma barra de alumínio deve suportar uma força aplicada de 200170 N. Para garantir uma segurança adequada, a tensão máxima permissível sobre a barra foi limitada a 172,5 MPa. Esta barra deve ter pelo menos 3810 mm de comprimento, não pode se deformar plasticamente e não deve ter seu comprimento aumentado mais que 6,35mm ao ser aplicar a carga. Projete uma barra adequada, definindo comprimento e diâmetro.
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