fenômenos dos trasporte
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PROPRIEDADES MECÂNICAS DOS MATERIAIS
Profa. Dra. Sheila Santos
VOCÊ JÁ PAROU PARA PENSAR NO COMPORTAMENTODE DETERMINADOS MATERIAIS?
Por que a borracha depois de esticada volta asua forma primitiva?
PROPRIEDADES???
PROPRIEDADES DE MATERIAIS SÓLIDOS:
Mecânicas
Elétricas
Térmicas
Magnéticas
Óticas
Químicas
INTRODUÇÃO AS PROPRIEDADES MECÂNICAS
\uf0fcMuitos materiais, quando em serviço, são submetidos a forçasou cargas.
\uf0fc É necessário conhecer as características do material e projetar oelemento estrutural a partir do qual ele é feito, de forma que qualquerdeformação que ocorra, não seja excessiva e não ocorra fratura.
\u2022 O papel do engenheiro é determinar as tensões que atuamnas estruturas durante o serviço e saber dimensioná-lasadequadamente para suportar as condições previstas de uso.
\u2022 Os materiais escolhidos para aplicações estruturais têmcombinações desejáveis para melhor utilizar as principaiscaracterísticas mecânicas.
PAPEL DO ENGENHEIRO
\u2022 Resistência mecânica
Propriedade que permite ao metal resistir aesforços, como esforços de tração, compressão,flexão,etc.
PROPRIEDADES MECÂNICAS
\u2022 Elasticidade
A capacidade que um material deve ter de se deformar quandosubmetido a um esforço e depois voltar a forma original quandoesforço pára.
\u2022 Plasticidade
Quando submetido a um esforço o material deve ser capaz de sedeformar e manter a forma quando o esforço pára, sem seromper. O material pode ser moldado a forma que queremos.
PROPRIEDADES MECÂNICAS
\uf0fcPlasticidade
\uf0fcResistência à tração
PROPRIEDADES MECÂNICAS
PROPRIEDADES MECÂNICAS
\uf0fcElasticidade
PROPRIEDADES MECÂNICAS
\uf0fcDUCTILIDADE
PROPRIEDADES MECÂNICAS
\uf0fcDUREZA
PROPRIEDADES MECÂNICAS
\uf0fcFLUÊNCIA
PROPRIEDADES MECÂNICAS
\uf0fcTenacidade
PROPRIEDADES MECÂNICAS
\uf0fc Fadiga
FATORES QUE ALTERAM AS PROPRIEDADES MECÂNICAS
(Ex: Aço Inoxidável)
\uf0fc Liga: Fe, Cr, Ni (outros elementos)\uf0fc Alta resistência à oxidação atmosférica
Liga(Cr) + O2 Cr2O3
Capacidade de proteger a superfície do aço contra processos corrosivos.
COMPOSIÇÃO QUÍMICA
ESTRUTURA CRISTALINA
GrafiteRede cristalina: hexagonal
DiamanteRede cristalina: cúbica
TEMPERATURA
GORILLA GLASS VIDRO\u201cINQUEBRÁVEL\u201d
O VIDRO TEM QUE SER TEMPERADO POR UMATROCA DE ÍONS:Gorilla Glass é submerso em uma solução de sais depotássio a temperaturas de 400 °C. Isso faz com queos íons de sódio do vidro sejam substituídos poríons de potássio; estes, por serem maiores, deixammenos espaço entre cada átomo, criando umacamada muito mais densa e resistente quando omaterial esfria.
COMO DETERMINAR AS PROPRIEDADES MECÂNICAS?
\uf0fcA DETERMINAÇÃO DAS PROPRIEDADES MECÂNICAS É FEITA ATRAVÉS 
DE ENSAIOS MECÂNICOS EM LABORATÓRIOS.
\uf0fcUTILIZA-SE NORMALMENTE CORPOS DE PROVA (AMOSTRA 
REPRESENTATIVA DO MATERIAL) PARA O ENSAIO MECÂNICO, JÁ 
QUE POR RAZÕES TÉCNICAS E ECONÔMICAS NÃO É PRATICÁVEL 
REALIZAR O ENSAIO NA PRÓPRIA PEÇA, QUE SERIA O IDEAL.
\uf0fcGERALMENTE, USA-SE NORMAS
TÉCNICAS PARA O
PROCEDIMENTO DAS MEDIDAS E
CONFECÇÃO DO CORPO DE
PROVA PARA GARANTIR QUE OS
RESULTADOS SEJAM
COMPARÁVEIS.
NORMAS TÉCNICAS
As normas técnicas mais comuns são elaboradaspelas:
\uf0fcASTM (American Society for Testing and Materials)\uf0fcABNT (Associação Brasileira de Normas Técnicas)
TENSÃO
É a intensidade da força interna de um corpo atuandosobre um plano específico que passa por umdeterminado ponto.
TIPOS DE TENSÕES QUE A ESTRUTURA ESTÁ SUJEITA
\u2022 Deformação: É a mudança de tamanho e forma de um corpo quandoda aplicação de uma força.
DEFORMAÇÃO
\u2022 Deformação Normal: Alongamento ou contração de um segmento de retapor unidade de comprimento.
DEFORMAÇÃO
\u2022 Deformação Cisalhante: Mudança de ângulo entre dois segmentos de retaoriginalmente perpendiculares entre si.
DEFORMAÇÃO
TESTES MAIS COMUNS
OS TESTES (ENSAIOS) MAIS COMUNS UTILIZADOS NO ESTUDO DE MATERIAIS SÃO:
\uf0fcTRAÇÃO
\uf0fcCOMPRESSÃO
\uf0fcIMPACTO
\uf0fcFADIGA
\uf0fcDUREZA
ENSAIO DE TRAÇÃO
\uf0fcÉ O TESTE MAIS SIMPLES.
\uf0fcPERMITE DETERMINAR DIVERSAS PROPRIEDADES 
MECÂNICAS IMPORTANTES.
\uf0fcCONSISTE EM APLICAR UMA FORÇA (CARGA) DE 
INTENSIDADE CRESCENTE,TRACIONANDO O MATERIAL ATÉ 
SUA RUPTURA.
ENSAIO DE TRAÇÃO
\uf0fc CORPO DE PROVA
\uf0fc MÁQUINA DE ENSAIO (MTS)
\uf0fc CÉLULA DE CARGA E 
EXTENSIÔMETRO
\uf0fc CURVAS: 
FORÇA X ALONGAMENTO
TENSÃO X DEFORMAÇÃO
\u2022 No ensaio de tração o corpo-de-prova é deformadopor alongamento, até o momento em que se rompe.Os ensaios de tração permitem conhecer como osmateriais reagem aos esforços de tração, quais oslimites de tração que suportam e a partir de quemomento se rompem.
\u2022 Amplamente utilizado na indústria de componentesmecânicos, devido à vantagem de fornecer dadosquantitativos das características mecânicas dosmateriais.
ENSAIO DE TRAÇÃO
Antes da ruptura à deformação\u2022 Imagine um corpo preso numa das extremidades, submetido a uma força,como na ilustração 1. Quando esta força é aplicada na direção do eixolongitudinal, dizemos que se trata de uma força axial. Ao mesmo tempo, aforça axial é perpendicular à seção transversal do corpo.
\u2022 Observe novamente a ilustração anterior. Repare que a força axial estádirigida para fora do corpo sobre o qual foi aplicada. Quando a força axialestá dirigida para fora do corpo, trata-se de uma força axial de tração.
ENSAIO DE TRAÇÃO
\u2022 A aplicação de uma força axial de tração num corpo preso produz uma deformação no corpo, isto é, um aumento no seu comprimento com diminuição da área da seção transversal.\u2022 Este aumento de comprimento recebe o nome de alongamento.\u2022 Mede-se a variação no comprimento (l) em função da carga (P).
\u2022 Deformação ou o alongamento do CP é calculado subtraindo-se ocomprimento inicial do comprimento final e dividindo-se o resultado pelocomprimento inicial.\u2022 Em linguagem matemática, esta afirmação pode ser expressa pela seguinteigualdade:
\u2022 sendo que l0 representa o comprimento inicial antes do ensaio e lfrepresenta o comprimento final após o ensaio.
ENSAIO DE TRAÇÃO
\u3b5= lf \u2013 l0/l0 \u2206l/l0
Ex: Suponha que você quer saber qual o alongamento sofrido por um corpo de 12 mmque, submetido a uma força axial de tração, ficou com 13,2 mm de comprimento.
Aplicando a fórmula anterior, você fica sabendo que:
\u2022 A unidade mm/mm indica que ocorre uma deformação de 0,1 mm por 1 mm dedimensão do material.
\u2022 Pode-se também indicar a deformação de maneira percentual. Para obter a deformaçãoexpressa em porcentagem, basta multiplicar o resultado anterior por 100.
\u2022 No nosso exemplo: A = 0,1 mm/mm x 100 = 10%.
ENSAIO DE TRAÇÃO
\u2022 Os resultados fornecidos pelo ensaio de tração são fortementeinfluenciados pela
\u2022 Temperatura\u2022 Velocidade de deformação\u2022 Anisotropia do material\u2022 Tamanho de grão\u2022 Porcentagem de impurezas\u2022 Condições ambientais.
ENSAIO DE TRAÇÃO
\u2022 Quando um corpo de prova é submetido a um ensaio de tração, amáquina de ensaio fornece um gráfico que mostra as relaçõesentre a força aplicada e as deformações ocorridas durante oensaio. Mas o que nos interessa para a determinação daspropriedades do material ensaiado é a relação entre tensão edeformação.
\u2022 O levantamento da curva de tensão de tração pela deformaçãosofrida pelo corpo constitui o resultado do ensaio de tração.
ENSAIO DE TRAÇÃO
TENSÃO (\uf073) X Deformação (\uf065)
(Kgf/cm2 ou Kgf/mm2 ou N/ mm2)
Área inicial da seção transversal
\uf073 = F/Ao
Força ou carga
ENSAIO DE TRAÇÃO
\u2022 O ponto A no final da parte reta do gráfico. Este ponto representa o limite elástico.
\u2022 O limite elástico recebe este nome porque, se o ensaio for interrompido antes deste ponto e a força de tração for retirada, o corpo volta à sua forma original, como faz um elástico.
LIMITE ELÁSTICO
\u2022 Na fase elástica os metais obedecem à lei de Hooke. Suas deformações são diretamente proporcionais