Aula 6 Propriedades Mecânicas dos Materiais Parte I

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Propriedades Mecânicas dos Materiais 
Parte I 
Universidade Newton Paiva
Resistência dos Materiais I 
Engenharias Mecânica e Civil
Prof.: Eduardo de Castro Barbalho
eduardo.barbalho@newtonpaiva.br
Objetivos da aula
➢ Entender como a tensão se relaciona com a deformação através do diagrama
Tensão x Deformação;
➢ Compreender o conceito de Resistência à Tração;
➢ Compreender o conceito de Limite de Escoamento;
➢ Compreender o conceito de Limite de Resistência;
➢ Compreender o conceito de Limite de ruptura;
➢ Compreender o fenômeno da Estricção;
➢ Entender como o Módulo de Elasticidade (E) se relaciona com a Tensão
Normal (σ) e com a Deformação Unitária (ℰ);
➢ Entender a diferença entre os gráficos Tensão x Deformação Convencional e
Tensão x Deformação Real;
Capítulo 3: PROPRIEDADES MECÂNICAS DOS MATERIAIS 
Resistência dos Materiais I 
Porque estudar as propriedades mecânicas?
❖ 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.
Capítulo 3: PROPRIEDADES MECÂNICAS DOS MATERIAIS 
Resistência dos Materiais I 
Cada uma dessas propriedades está associada à habilidade do 
material de resistir às forças mecânicas e/ou de transmiti-las.
Principais propriedades mecânicas
➢ Elasticidade e Plasticidade;
➢ Resiliência e Tenacidade;
➢ Resistência à Fluência;
➢ Resistência à Fadiga;
➢ Resistência à Penetração;
➢ Resistência ao Desgaste;
➢ Resistência à tração;
➢ Ductilidade;
➢ Maleabilidade;
➢ Resistência à flexão; 
transversal;
➢ Resistência ao impacto;
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Resistência dos Materiais I 
TIPOS DE SOLICITAÇÕES QUE UMA ESTRUTURA ESTA 
SUJEITA
 Tração
 Compressão
 Cisalhamento
 Torção
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Resistência dos Materiais I 
✓ Para permitir obtenção de informações rotineiras do
produto com Ensaios de controle nas condições de
recebimento e do produto acabado.
✓ Para desenvolver novas informações sobre os materiais –
no desenvolvimento de novas ligas e novos processos
de fabricação e novos tratamentos.
✓ Para determinar as propriedades mecânicas dos materiais
com ensaios específicos.
Porque ensaiar os materiais?
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Resistência dos Materiais I 
Como fazer ensaios em materiais? 
 Com o procedimento de cada ensaio que é descrito em normas
técnicas nacionais e internacionais específicas.
 Com a utilização de normas técnicas para determinar as medidas
de confecção dos corpos de prova para garantir que os resultados
sejam comparáveis.
 Com Modelos Reduzidos que são amostras representativas do
material utilizados nos ensaios mecânicos, já que por razões
técnicas e econômicas não é praticável realizar o ensaio na própria
peça, que seria o ideal.
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Resistência dos Materiais I 
NORMAS TÉCNICAS
As normas técnicas mais comuns são elaboradas
pelas:
➢ ABNT - Associação Brasileira de Normas Técnicas
➢ ASTM - American Society for Testing and Materials
➢ DIN - Deutsches Institut für Normung
➢ AFNOR - Association Française de Normalisation
➢ BSI - British Standards Institution
➢ ASME - American Society of Mechanical Engineer
➢ ISO - International Organization for Standardization
➢ JIS - Japanese Industrial Standards
➢ SAE - Society of Automotive Engineers
➢ COPANT - Comissão Panamericana de Normas Técnicas
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Classificação dos Ensaios mecânicos
Fonte: Carlos Alexandre dos Santos-Pucrs
Quanto à Integridade
➢ Destrutivos: Provocam inutilização parcial ou
total da peça.
Ex.: Tração, Dureza, Fadiga, Fluência, Torção,
Flexão, Cisalhamento, Impacto, Tenacidade à
Fratura.
➢ Não Destrutivos: Não comprometem a
integridade da peça.
Ex.: Raios-X, raios-Ɣ, Ultra-Som, Partículas
Magnéticas, Líquidos Penetrantes, Microdureza,
Tomografia, etc.
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Classificação dos Ensaios mecânicos
Fonte: Carlos Alexandre dos Santos-Pucrs
Quanto à Velocidade
➢ Estáticos: Carga aplicada lentamente.
(estados de equilíbrio).
Ex.: Tração, Compressão, Torção, Flexão,
Cisalhamento, e Dureza.
➢ Dinâmicos: Carga aplicada de forma rápida ou
ciclicamente.
Ex.: Fadiga e Impacto.
➢ Cargas Constantes: Carga aplicada durante um
longo período.
Ex.: Fluência.
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ENSAIOS MAIS COMUNS PARA SE DETERMINAR AS PROPRIEDADES 
MECÂNICAS DOS METAIS
o Ensaio de Tração (+ comum, determina a elongação)
o Ensaio de Compressão;
o Ensaio de Torção;
o Ensaio de Choque;
o Ensaio de Impacto; 
o Ensaio de Resistência ao desgaste;
o Ensaio de Fadiga;
o Ensaio de Dureza;
o Ensaio de Fluência;
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Consiste na separação do material em 2 ou
mais partes devido à aplicação de uma
carga estática à temperaturas relativamente
baixas em relação ao ponto de fusão do
material.
Ensaio de Tração
✓ NBR-6152 para metais
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PARTES BÁSICAS
➢ Sistema de aplicação de
carga;
➢ Dispositivo para prender o
corpo de prova;
➢ Sensores que permitam
medir a tensão aplicada e a
deformação promovida
(extensômetro).
ENSAIO DE TRAÇÃO => ESQUEMA DE MÁQUINA
NOTA: Projetada para ler a carga
exigida para manter o alongamento
uniforme.
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Ensaio de Tração Corpo de 
prova é uma 
amostra do 
material que se 
deseja testar, 
com dimensões 
e forma 
especificadas 
em normas 
técnicas.
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Resistência dos Materiais I 
ENSAIO DE TRAÇÃO => Corpos de Prova
Portanto, a geometria das amostras a serem ensaiadas e as
condições técnicas de condução de cada ensaio são descritas nas referidas
normas técnicas.
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Ensaio de Compressão => Corpos de Prova
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Ensaio de Compressão => Corpos de Prova 
Testemunho
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18
Corpos de Prova tirados de juntas de chapas soldadas
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O diagrama 
Tensão x Deformação
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✓ A Resistência à Tração de um material depende de sua
capacidade de suportar uma carga sem deformação
excessiva ou ruptura.
✓ Essa propriedade é inerente ao próprio material e é
determinada por métodos experimentais pelo ensaio de
tração ou compressão.
✓ É medida quando o material é submetido à uma carga ou
força de tração, paulatinamente crescente, que promove
uma deformação progressiva de aumento de comprimento.
RESISTÊNCIA À TRAÇÃO
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Resistência dos Materiais I 
✓É calculada dividindo-se a carga
máxima suportada pelo material
pela área de seção reta inicial;Resistência à Tração (N/mm2 = MPa)
Limite de Resistência
✓ Quando o escoamento tiver terminado,
pode-se aplicar uma carga adicional ao
corpo de prova, o que resulta em uma
curva que cresce continuamente, mas
torna-se mais achatada até atingir uma
tensão máxima denominada limite de
resistência.
✓ Corresponde à tensão máxima aplicada
ao material antes da ruptura;
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Tensão de Ruptura (N/mm2 = MPa)
No diagrama Tensão x Deformação
Convencional 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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O diagrama tensão–deformação
Diagrama tensão x deformação convencional
ii A
F
A
P

ii
if
i L
L
L
LL
L



•A tensão nominal, ou tensão de
engenharia, é determinada pela divisão da
carga aplicada P pela área original da seção
transversal do corpo de prova, Ai.
•A deformação nominal, ou deformação de
engenharia, é determinada pela divisão da
variação, δ, no comprimento de referência do
corpo de prova, pelo comprimento de
referência original do corpo de prova, Li.
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Lei de Hooke
• A lei de Hooke define a relação linear entre tensão e deformação dentro da 
região elástica.
• O Módulo de Elasticidade E pode ser usado somente se o material tiver
relação linear–elástica.
 E
Onde:
σ = tensão
E = módulo de elasticidade ou módulo de Young ou
Módulo de Rigidez
ε = deformação
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Endurecimento por deformação
•Se um corpo de prova de
material dúctil for carregado na
região plástica e, então,
descarregado, a deformação
elástica é recuperada.
•Entretanto, a deformação
plástica permanece, e o resultado
é que o material fica submetido a
uma deformação permanente.
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Deformação Elástica e Plástica
DEFORMAÇÃO ELÁSTICA
 Precede à deformação plástica
 É reversível
 Desaparece quando a tensão é removida
 É proporcional à tensão aplicada 
(obedece a lei de Hooke)
• No Comportamento elástico a tensão é 
proporcional à deformação e o material é 
linearmente elástico.
DEFORMAÇÃO PLÁSTICA
 Inicia-se no Escoamento
 É irreversível
 Não apresenta mais o 
comportamento Linear Elástico
 Portanto, não há mais
proporcionalidade entre a 
deformação e a Tensão
Normal.
Elástica
Plástica
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Escoamento
Um pequeno aumento na tensão acima do limite 
de elasticidade resultará na deformação 
permanentemente do material.
Esse fenômeno é nitidamente observado em 
alguns metais de natureza dúctil, como aços de 
baixo teor de carbono.
Caracteriza-se por um grande alongamento sem 
acréscimo de carga.
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*Não ocorre escoamento propriamente dito.
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•Estricção
➢No limite de resistência, a área
da seção transversal começa a
diminuir em uma região localizada
do corpo de prova.
➢O corpo de prova quebra
quando atinge a tensão de
ruptura.
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Diagrama 
tensão–deformação real
• Os valores da tensão e da 
deformação calculados por
essas medições são
denominados tensão real e 
deformação real.
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•Use deste tipo de 
diagrama (Convencional) 
já que a maioria dos 
projetos de engenharia é 
feita dentro da faixa
elástica.
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Resistência dos Materiais I 
Capítulo 3: PROPRIEDADES MECÂNICAS DOS MATERIAIS 
Resistência dos Materiais I 
Módulo de resiliência
• Quando a tensão atinge o limite de
proporcionalidade, a densidade da
energia de deformação é
denominada módulo de resiliência,
ur.
• Corresponde à capacidade do
material de absorver energia
quando este é deformado
elasticamente. E
u
pl
plplr
2
2
1
2
1  
Capítulo 3: PROPRIEDADES MECÂNICAS DOS MATERIAIS 
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Módulo de tenacidade
•Módulo de tenacidade, ut, representa a
área inteira sob o diagrama tensão-
deformação.
•Indica a densidade de energia de
deformação do material um pouco antes
da ruptura ou corresponde à capacidade
do material de absorver energia até sua
ruptura.
Capítulo 3: PROPRIEDADES MECÂNICAS DOS MATERIAIS 
Resistência dos Materiais I 
Mensagem
"O trabalhador tem mais necessidade de respeito que de pão."
Karl Marx
Resistência dos Materiais I 
Obrigado!