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mecanica dos materiais

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AULA 4 – Propriedades Mecânicas dos 
Materiais
Disciplina: Introdução à Ciência dos Materiais
Professora: Bruna Vieira Cabral
UFTM - EngenhariaAmbiental
Aula 4 – Propriedades Mecânicas dos Materiais – Capítulo 6
Referências Bibliográficas:
CALLISTER JR., W.D. Ciência e Engenharia de Materiais:
Uma Introdução. 7.ed. LTC. 2008.
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Por quê estudar?
• A determinação e/ou
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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 sujeito a 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.
Propriedades Mecânicas dos Materiais
• Muitos materiais, quando em serviço, estão sujeitos a forças ou
cargas.
• É necessário conhecer as características do material e projetá-
lo a partir do qual ele é feito, de tal maneira que qualquer
deformação resultante não seja excessiva e não cause fratura.
• O comportamento mecânico de um material reflete a relação
entre sua resposta ou deformação a uma carga ou força que
esteja sendo aplicada.
4
Propriedades Mecânicas dos Materiais
• As propriedades mecânicas dos materiais são verificadas pela
execução de experimentos em laboratório cuidadosamente
programados, que reproduzem o mais fielmente possível as
condições de serviço. Dentre os fatores a serem considerados
incluem-se a natureza da carga aplicada e a duração da sua
aplicação, bem como as condições ambientais.
• A carga (as mais comuns), pode ser de tração, compressão, ou
de cisalhamento e a sua magnitude pode ser constante ao longo
do tempo ou então flutuar continuamente.
• As propriedades são muito importantes nas estruturas dos
materiais, e elas são alvo da atenção e estudo de vários
5pesquisadores.
Propriedades Mecânicas dos Materiais
A seguir é mostrado uma representação esquemática de alguns 
tipos de esforços aos quais os materiais podem ser submetidos.
Tipos de esforços
Propriedades Mecânicas dos Materiais
7
Propriedades Mecânicas dos Materiais
Ensaios Mecânicos
Torna-se necessário conhecer as características 
do material e projetar o artefato para que não 
ocorram falhas/fraturas.
Propriedades Mecânicas dos Materiais
Classificação dos ensaios mecânicos :
Ensaios destrutivos
Ensaios não destrutivos
Ensaios destrutivos são aqueles que deixam algum sinal na
peça ou corpo de prova submetido ao ensaio, mesmo que estes
não fiquem inutilizados.
Ensaios não destrutivos são aqueles que após sua realização
não deixam nenhuma marca ou sinal e, por consequência, nunca
inutilizam a peça ou corpo de prova. Por essa razão, podem ser
usados para detectar falhas em produtos acabados e semi-
acabados.
Tipos de Ensaios Mecânicos
Destrutivos:
1. Tração
2. Compressão
3. Cisalhamento
4. Dobramento
5. Flexão
6. Torção
7. Dureza
8. Fluência
9. Fadiga
10.Impacto
10
Tipos de Ensaios Mecânicos
Propriedades Mecânicas dos Materiais
Não-Destrutivos:
1.Visual (avaliação individual de alterações superficiais)
2.Líquido penetrante (descontinuidades superficiais de
materiais isentos de porosidade)
3.Partículas magnéticas (descontinuidades superficiais e sub
superficiais em ferromagnéticos)
1.Ultrassom (mudança de intensidade da radiação
eletromagnética)
2.Radiografia industrial (defeitos internos)
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Tipos de Ensaios Mecânicos
• Se uma carga é estática ou se ela sofre alterações de uma
maneira relativamente lenta ao longo do tempo e é aplicada
uniformemente sobre uma seção reta ou sobre a superfície de um
material, o comportamento mecânico pode ser verificado
mediante um simples ensaio de tensão-deformação.
• Existem três maneiras principais segundo uma carga pode ser
aplicada: tração, compressão e cisalhamento.
• Em engenharia, muitas cargas são de natureza torcional, e não
de natureza puramente cisalhante.
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Propriedades Mecânicas dos Materiais
Os ensaios podem ser realizados na própria oficina ou em
ambientes especialmente equipados para essa finalidade: os
laboratórios de ensaios;
Onde são feitos os ensaios?
Os ensaios podem ser
realizados em protótipos,
no próprio produto final
ou em corpos de prova e,
para serem confiáveis,
devem seguir as normas
técnicas estabelecidas.
Ensaio de Tração
• Um dos ensaios mecânicos de tensão-deformação mais
comuns. O ensaio de tração pode ser usado para avaliar
diversas propriedades mecânicas dos materiais que são
importantes em projetos.
• Uma amostra é deformada, geralmente até sua fratura,
mediante uma carga de tração gradativamente crescente, que é
aplicada uniaxialmente ao longo do eixo maior de um corpo de
prova. Normalmente a seção reta é circular, porém corpos de
prova retangulares também são usados.
• Durante os ensaios, a deformação fica confinada a região
central, mais estreita do corpo de prova, que possui uma seção
reta uniforme ao longo do seu comprimento.
14
15
Ensaio de Tração
usado 
ensaios
para 
tensão-
Dispositivo 
conduzir 
deformação por tração. O
corpo de prova é alongado
travessãopelo 
célula de carga
móvel; uma
e um
extensômetro medem,
respectivamente, a magnitude
da carga aplicada e o
alongamento.
16
Ensaio de Tração
• O corpo de prova é preso pelas suas extremidades nas garras
de fixação do dispositivo de testes.
• A máquina de ensaios de tração alonga o corpo de prova a
uma taxa constante, e também mede contínua e
simultaneamente a carga e o alongamento resultante.
• Tipicamente, um ensaio de tensão-deformação leva vários
minutos para ser executado e é destrutivo, isto é, até a 
ruptura do corpo de prova.
sensores
Extensômero
alongamento
Célula de carga
Força aplicada
Vídeo 1 – Aula 4
Ensaio de Tração
li: comprimento instantâneo anterior a fratura (m) 
lo: comprimento inicial (m)lo
 lo  li
Ensaio de Tração
Deformação (ε)
É a alteração do comprimento do material resultante da deformação
provocada pela força axial de tração.
lo lo
 lo 
l
  li li: comprimento instantâneo anterior a fratura (m)
lo: comprimento inicial (m)
Ensaio de Tração
Deformação (ε)
[N/m2 = Pa (pascal)]
Ensaio de Tração
Tensão de tração
A força de tração atua sobre a área da seção transversal do
material. Tem-se assim uma relação entre a força (carga)
aplicada e a área do material que está sendo exigida,
denominada tensão.
Tensão (σ) [N/m²] é a relação entre uma força (F) [N] e uma
unidade de área (A0) [m²]:
A0
  F
Deformação ()
T
en
sã
o
(σ
)
Curva típica tensão/deformação convencionais
Tensão de ruptura
Ruptura
Ensaio de Tração
Curva típica tensão/deformação convencionais
Deformação ()
T
en
sã
o
(σ
)
ε proporcional à σ
ε não proporcional à σ
Vídeo 2 – Aula 4
Ensaio de Tração
Deformação elástica
T
en
sã
o
(σ
)
quando a carga é
1. É reversível
2. Desaparece 
removida
3. É praticamente proporcional à tensão
aplicada
4. Está relacionada a um
simples arranjo atômico
ε proporcional à σ
Ensaio de Tração
Deformação ()
Lei de Hooke
T
en
sã
o
(σ
)
ε proporcional à σ
 
Lei de Hooke
Na zona elástica o
coeficiente angular da reta é
igual ao Módulo de
elasticidade ou módulo de
Young (E)
Ensaio de Tração
Deformação ()
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Deformação elástica
O grau ao qual uma estrutura se deforma ou se esforça
depende da magnitude da tensão imposta.