PROPR DOS MATERIAIS

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20/02/2015
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Ao escolher os materiais o engenheiro deve levar
em conta propriedades diversas dos materiais, tais
como resistência mecânica, condutividade térmica
e/ou elétrica, densidade e outras.
Ex: Os parachoques dos veículos precisam ser
feitos de um metal que possa ser facialmente
conformado, mas capaz de resistir à deformação sob 
impacto.
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É impossível para o engenheiro ter um 
conhecimento detalhado dos vários milhares de 
materiais altamente disponíveis.
Princípio maior: “as propriedades de um material 
originam-se na sua estrutura interna”.
As estruturas internas dos materiais envolvem não 
apenas os átomos, como também o modo como 
estes se associam com seus vizinhos, em cristais, 
moléculas e micro estrutura.
Os materiais necessitam ser processados para 
atingir as especificações que o engenheiro requer 
para o produto desejado.
O processamento usualmente envolve mais do que 
uma simples mudança de forma por usinagem ou 
deformação plástica.
Em muitas vezes o processo de fabricação muda as 
propriedades de um matérias.
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A deformação ocorre quando forças são aplicadas a 
um material.
Deformação relativa: é a quantidade de deformação 
por unidade de comprimento.
Tensão: é a força por unidade de área
Resistência: é uma medida do nível de tensão 
requerida para fazer com que um material seja 
rompido.
Ductibilidade: identifica a quantidade de 
deformação relativa permanente anterior à fratura.
Ductibilidade: identifica a quantidade de 
deformação relativa permanente anterior à fratura.
Tenacidade: refere-se ao total de energia absorvida 
por um material durante a solicitação que o levou à 
ruptura.
O projetista deve sempre especificar as 
propriedades mecânicas desejadas.
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EXEMPLO
Uma barra de aço deve ser considerada em colapso 
quando dobrada, ou apenas no caso em que, sendo 
dobrada, realmente atingir a fratura ?
Resposta: depende das exigências do projeto.
Existem duas resistências, pelo menos:
� Uma para o escoamento inicial
� Outra para a máxima carga que um material pode 
suportar
Ferro fundido: material não dúctil e sem 
deformação plástica.
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Aço de baixo teor de carbono: material dúctil com 
ponto de escoamento definido.
A - limite de 
proporcionalidade
B - limite de escoamento
Trecho B C - patamar de 
escoamento
D - limite de resistência
E - ruptura
Alumínio ou aço deformado a frio: material dúctil sem ponto 
de escoamento definido.
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A deformação inicial relativa é proporcional à 
tensão e é reversível.
Após removida a tensão, a deformação desaparece. 
Trata-se da deformação elástica.
E = S / e (Mpa)
S = tensão 
e= deformação reversível
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Quando submetido a tensões mais elevadas pode 
ocorrer um deslocamento permanente entre os 
átomos do material.
Esta parcela que excede à deformação elástica é 
chamada de deformação plástica. Ela não é 
reversível. Constata-se quando se remove os 
esforços aplicados.
Nos produtos acabados é desejável evitar a 
deformação plástica.
É a deformação plástica requerida para a fratura e 
pode ser expressa como alongamento percentual. É 
adimensional.
Estricção
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(Sy ) Resistência ao escoamento: á capacidade de um 
material resistir ao estabelecimento de sua 
deformação plástica. É computada dividindo-se a 
carga com que se inicia a deformação plástica pela 
área da seção transversal do elemento em questão.
É comum definir como resistência ao escoamento 
requerida para uma deformação “e” de 0,2%.
O limite de resistência (St ) de um material é 
calculado dividindo-se a força máxima suportada 
pela área da seção transversal do elemento.
1. Qual é a peça que está submetida à maior tensão 
?
1.1. uma barra de alumínio de 24,6 mm x 30,7 
mm de seção transversal, sob ação de uma carga 
de 75.000 N ou 
1.2. uma barra circular de aço com diâmetro de 
12,8 mm, sob a ação de uma carga de 49.000 N
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Resolução: 
Exercício 1:
σ= 75.000 N/(0,0246 m x 0,0307 m) = 99,31 Mpa
σ= 49.000 / [ (pppp/4) x 0,01282] = 
49.000/0,0001285 = 381 Mpa
Resposta: A peça submetida à maior tensão é peça 
apresentada no item 1.2. 
Resolução: 
Exercício 1:
σ= 75.000 N/(0,0246 m x 0,0307 m) = 99,31 Mpa
σ= 49.000 / [ (pppp/4) x 0,01282] = 
49.000/0,0001285 = 381 Mpa
Resposta: A peça submetida à maior tensão é peça 
apresentada no item 1.2. 
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2. 
Uma base de medida de 50 mm é adotada num 
fio de cobre. O fio é tracionado até que as 
marcas da base de medida assumam a distância 
de 59 mm. Calcule a deformação relativa.
Exercício 2: Resolução
Resposta: deformação relativa = (59 – 50)/50 
= 0,18 mm/mm = 18%
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3. Se o módulo de elasticidade médio de um aço 
é 205.000 MPa, de quanto será estendido um fio 
desse aço com diâmetro de 2,5 mm e o 
comprimento inicial de 3 metros ao suportar 
uma carga de 4.900 N ?
Exercício 3: Resolução
deformação relativa(e) = σ/E
σ= tensão
E = módulo de elasticidade
E = σ/e 
e = σ/ E = 4.900 / [ (pppp/4) x (0,0025)2 ] / 205.000 x 106 =
0,005 mm/mm = 0,5 %
Extensão = 0,005 x 3.000 = 15 mm