CM I - Propriedades Mecanicas

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 Propriedades 
 Mecânicas 
Profa. Laédna Neiva 
 
Universidade Federal do Cariri – UFCA 
Engenharia de Materiais 
Juazeiro do Norte/CE 
Cada material possui características próprias: 
 
 O ferro fundido é duro e frágil. 
 O aço é bastante resistente, o vidro é transparente e frágil. 
 O plástico é impermeável, a borracha é elástica. 
 O tecido é isolante térmico. 
 Dureza, fragilidade, resistência, impermeabilidade, 
elasticidade, condução de calor, são exemplos de 
propriedades próprias de cada material. 
 
 
 
Propriedades Mecânicas 
INTRODUÇÃO 
As propriedades mecânicas são aquelas que: 
 
 Definem o material em relação a esforços de natureza mecânica. 
 Definem a capacidade dos materiais em resistir a esforços que lhe 
são aplicados. 
 Essa capacidade é necessária durante a fabricação, o 
processamento e também durante a utilização. 
 Do ponto de vista da indústria esse é o conjunto de propriedades 
mais importante para a escolha de uma matéria-prima. 
 
 
 
Propriedades Mecânicas 
INTRODUÇÃO 
 São propriedades (comportamentos) que 
definem a resposta do material à aplicação de 
forças (solicitação mecânica). 
 
 
Propriedades Mecânicas 
DEFINIÇÃO 
Propriedades Mecânicas 
CLASSIFICAÇÃO 
As principais propriedades mecânicas são: 
 
 Resistência à tração 
 Elasticidade 
 Ductilidade 
 Tenacidade 
 Dureza 
 Resiliência 
 
 
 
 
Propriedades Mecânicas 
Como determinar as propriedades mecânicas? 
 Através de ensaios mecânicos. 
 
 Utiliza-se, normalmente, corpos de prova. 
 
 Utilização de normas técnicas para o procedimento das 
medidas e confecção do corpo de prova. 
 
 
Propriedades Mecânicas 
Tipos de tensões que uma estrutura está sujeita: 
Propriedades Mecânicas 
RESISTÊNCIA À TRAÇÃO 
 É medida submetendo-se o 
material (corpo de prova) à 
uma carga ou força de tração, 
gradativamente crescente, que 
promove uma deformação 
progressiva de aumento de 
comprimento. 
ENSAIO DE TRAÇÃO - Metais 
Propriedades Mecânicas 
Propriedades Mecânicas 
ENSAIO DE TRAÇÃO - Metais 
Propriedades Mecânicas 
ENSAIO DE TRAÇÃO - Polímeros 
Propriedades Mecânicas 
Comportamento Tensão X Deformação 
Região Elástica X Região Plástica 
Propriedades Mecânicas 
Comportamento Tensão X Deformação - Polímeros 
Propriedades Mecânicas 
O que acontece com o corpo de prova durante o ensaio de 
tração? 
EMPESCOÇAMENTO 
Propriedades Mecânicas 
A partir da curva Tensão X Deformação, pode-se obter: 
 Módulo de elasticidade (Módulo de Young). 
 
 Tensão máxima que o material suportar sem se romper. 
 
 Magnitudes de tensão e deformação na ruptura. 
 
 Magnitude da ductilidade do material. 
 
 Magnitude da tenacidade do material. 
 
 Resistência à tração é a máxima tensão suportada pelo 
material durante o ensaio de tração. 
Propriedades Mecânicas 
Curva Tensão X Deformação – Polímeros 
Propriedades Mecânicas 
Curva Tensão X Deformação – Polímeros 
Propriedades Mecânicas 
DEFORMAÇÃO ELÁSTICA X DEFORMAÇÃO PLÁSTICA 
Propriedades Mecânicas 
DEFORMAÇÃO ELÁSTICA 
Propriedades Mecânicas 
MÓDULO DE ELASTICIDADE (Young) 
 Relacionado com a rigidez. 
 
 É a razão entre a tensão aplicada e a deformação resultante. 
 
 Está relacionado diretamente com as forças de ligação 
interatômicas. 
 
 
Propriedades Mecânicas 
MÓDULO DE ELASTICIDADE (Young) 
Propriedades Mecânicas 
Tabela de Valores de E 
 O comportamento elástico 
também é observado quando 
forças compressivas, tensões de 
cisalhamento ou de torção são 
aplicadas ao material. 
Propriedades Mecânicas 
IMPORTANTE!!! 
Propriedades Mecânicas 
Exercício de Fixação 
Um pedaço de cobre originalmente com 305 mm de comprimento é 
puxado em tração com uma tensão de 276 MPa. Se a sua deformação 
é inteiramente elástica, qual será o alongamento resultante ? 
 
Resposta: 
 É a medida da extensão da deformação que 
ocorre até a fratura. 
Propriedades Mecânicas 
DUCTILIDADE 
 É a capacidade de o material absorver energia 
mecânica até a fratura. 
Propriedades Mecânicas 
TENACIDADE 
Para ser tenaz o material precisa exibir tanto resistência quanto ductilidade. 
Propriedades Mecânicas 
TENACIDADE 
 É a energia mecânica, ou seja, o impacto necessário para levar um 
material à ruptura. 
 
 Tal energia pode ser calculada através da área num gráfico Tensão - 
Deformação do material, portanto basta integrar a curva que define o 
material, da origem até a ruptura. 
 
Propriedades Mecânicas 
TENACIDADE 
Propriedades Mecânicas 
RESILIÊNCIA 
 É uma propriedade apresentada por alguns 
materiais. É caracterizada pela absorção de energia 
quando são submetidos a esforços externos sem sofrer 
ruptura. Após o cessar da tensão externa, o material 
libera a energia absorvida, retornando ao seu estado 
original. 
Propriedades Mecânicas 
RESILIÊNCIA 
 Essa propriedade é dada pelo módulo de resiliência (Ur) 
Ur = ½ σ1ε1 
Propriedades Mecânicas 
RESILIÊNCIA 
 É a capacidade que um material tem de retornar a sua forma 
original quando a ação da tensão externa lhe é removida. 
Propriedades Mecânicas 
RESILIÊNCIA 
 Vara de salto é outro exemplo. 
 
 Essa propriedade é importante para 
vários projetos de grande porte da 
engenharia (Ex: pontes). 
 
 Materiais resilientes apresentam 
módulo de elasticidade baixo e um 
limite de escoamento elevado. 
 
Exemplo: Ligas metálicas usadas para 
fabricação de molas. 
Propriedades Mecânicas 
RESILIÊNCIA 
Materiais cerâmicos não são resilientes!!! 
Propriedades Mecânicas 
Propriedades Mecânicas 
INFLUÊNCIA DA TEMPERATURA NO 
COMPORTAMENTO σ x ε 
 
Propriedades Mecânicas 
INFLUÊNCIA DA TEMPERATURA NO 
COMPORTAMENTO σ x ε 
 
A temperatura é uma variável que influencia as propriedades 
mecânicas dos materiais. 
 
Propriedades Mecânicas 
O aumento da T provoca: 
 Módulo de elasticidade (E) 
 
 tensão de ruptura (σr) 
 
 ductilidade 
 
 
Propriedades Mecânicas 
Comportamento Tensão X Deformação para 
Materiais Cerâmicos 
 Não são avaliados por ensaio de tração. 
 
 É difícil preparar a amostra com a geometria exigida. 
 
 É difícil prender e segurar nas garras da máquina. 
 
 As cerâmicas fraturam após uma deformação de 0,1%; isso exige 
corpos de prova perfeitamente alinhados. 
 
Propriedades Mecânicas 
Determinação da Resistência dos Materiais Cerâmicos 
 
Ensaio de Flexão 
Propriedades Mecânicas 
Determinação da Resistência dos Materiais Cerâmicos 
 
Ensaio de Flexão 
Propriedades Mecânicas 
Determinação da Resistência dos Materiais Cerâmicos 
 
Ensaio de Flexão 
Material Frágil 
 
Material Dúctil 
 
Propriedades Mecânicas 
Exercício 
 Por que os contornos de grãos representam barreiras para as 
deformações plásticas?