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AULA03_COMPORTAMENTO_ROCHAS_DEFORMACAO
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AULA 04 COMPORTAMENTO DAS ROCHAS EM RELAÇÃO À DEFORMAÇÃO Disciplina: Geologia Estrutural (IA-280) Professores: Alan Wandrley A. Miranda Alexis R. Nummer Universidade Federal Rural do Rio de Janeiro Instituto de Agronomia Departamento de Geociências Universidade Federal Rural do Rio de Janeiro Instituto de Agronomia Departamento de Geociências Plano de Aula Comportamento das rochas em relação à deformação Uma introdução aos conceitos sobre reologia Comportamento elástico Comportamento plástico Comportamento Viscoso Comportamento visco-elástico Universidade Federal Rural do Rio de Janeiro Instituto de Agronomia Departamento de Geociências Comportamento das rochas em relação à deformação O que é reologia? Consiste no estudo das propriedades mecânicas (comportamento físico-químico) de sólidos, fluidos e gases. Nós dependemos da reologia... Universidade Federal Rural do Rio de Janeiro Instituto de Agronomia Departamento de Geociências Comportamento elástico Materiais elásticos Um material elástico resiste às mudanças na sua forma, entretanto, deforma-se de acordo com a magnitude da força ou stress aplicado. Por outro lado, uma vez retirado o stress, o material adquire sua forma original. Universidade Federal Rural do Rio de Janeiro Instituto de Agronomia Departamento de Geociências Comportamento elástico Elasticidade linear Nessa situação ocorre uma relação linear entre a força aplicada e a deformação causada no material de propriedade elástica. 5 Universidade Federal Rural do Rio de Janeiro Instituto de Agronomia Departamento de Geociências Comportamento elástico Elasticidade sem função linear (non-elastic strain) A maior parte dos materiais elásticos não possuem relação linear entre o stress e o strain! A trajetória da curva que representa a deformação no material elástico é exatamente a mesma durante e após o retorno do referido material a sua forma original. Quando isso não ocorre... Universidade Federal Rural do Rio de Janeiro Instituto de Agronomia Departamento de Geociências Comportamento elástico Na deformação elástica, o estiramento axial de um determinado objeto é acompanhado da diminuição da sua espessura (“afinamento”). O encurtamento será o mesmo em qualquer posição perpendicular à direção de estiramento Em um o determinado objeto com propriedade de elasticidade linear foi aplicado uma carga de 4 unidades de peso, curiosamente, o objeto foi estirado em 3 vezes o seu comprimento original. O strain permanente é uma característica marcante da deformação de comportamento elástico. ( ) ( ) ( ) ( ) F V V F GAME! Universidade Federal Rural do Rio de Janeiro Instituto de Agronomia Departamento de Geociências Comportamento viscoso Em um material de comportamento idealmente viscoso, não existe recuperação de sua forma original após a remoção do stress. ? O stress é proporcional à taxa de strain A deformação é irreversível! Neste caso, nós podemos dizer que o material é perfeitamente viscoso... Universidade Federal Rural do Rio de Janeiro Instituto de Agronomia Departamento de Geociências Comportamento viscoso Nós podemos dizer que uma deformação de comportamento viscoso é dependente do ...................... e ....................., ou seja, um stress elevado implica em uma acomodação do .................... ou fluxo mais ..................... . Nós podemos dizer que uma deformação de comportamento viscoso é dependente do stress e da taxa de strain, ou seja, stress elevado implica em uma acomodação do strain ou fluxo mais rápido STRESS TAXA DE STRAIN STRAIN RÁPIDOS GAME! Universidade Federal Rural do Rio de Janeiro Instituto de Agronomia Departamento de Geociências Comportamento viscoso O conceito de VISCOSIDADE RELATIVA é um fator importante para a geologia, uma vez que, ele tem relação direta com a competência das rochas. Competência é a resistência de uma rocha em relação a outra de composição distinta, quando submetidas ao mesmo tipo de deformação. ? Temperatura + Pressão + Tempo Devemos sempre considerar os fatores... Universidade Federal Rural do Rio de Janeiro Instituto de Agronomia Departamento de Geociências Um pouco sobre competência das rochas... Universidade Federal Rural do Rio de Janeiro Instituto de Agronomia Departamento de Geociências Comportamento viscoso A relação entre stress e taxa de strain pode exibir funções não lineares, sugerindo que a viscosidade seja alterada de acordo com a taxa de strain. Isto implica em situações mais adequadas para a deformação atuante em rochas. 12 Universidade Federal Rural do Rio de Janeiro Instituto de Agronomia Departamento de Geociências Comportamento viscoelástico As rochas podem exibir as propriedades de materiais idealmente elásticos ou viscosos. Tempo Strain Stress aplicado Stress removido Recuperação atrasada Elástico 13 Universidade Federal Rural do Rio de Janeiro Instituto de Agronomia Departamento de Geociências Comportamento viscoelástico As rochas podem exibir as propriedades de materiais idealmente elásticos ou viscosos. 14 Universidade Federal Rural do Rio de Janeiro Instituto de Agronomia Departamento de Geociências Terremotos e tremores secundários Universidade Federal Rural do Rio de Janeiro Instituto de Agronomia Departamento de Geociências Variações do modelo viscoelástico Elástico e viscoso acima do stress limite Taxa de strain controlada pela viscosidade Combinação de strain permanente e não permanente ? Universidade Federal Rural do Rio de Janeiro Instituto de Agronomia Departamento de Geociências Variações do modelo viscoelástico Universidade Federal Rural do Rio de Janeiro Instituto de Agronomia Departamento de Geociências Comportamento Plástico Fluxo em rocha sólida? A primeira pergunta que devemos fazer... Qual a principal diferença entre fluidos e sólidos em relação ao stress? Sólidos podem resistir ao stress, enquanto materiais fluidos não podem. Universidade Federal Rural do Rio de Janeiro Instituto de Agronomia Departamento de Geociências Comportamento Plástico Fluxo em rocha sólida? Requerimentos para deformação plástica. Precisamos adquirir condições em que o strain seja permanente Condição perfeitamente plástica Universidade Federal Rural do Rio de Janeiro Instituto de Agronomia Departamento de Geociências Comportamento Plástico Fluxo em rocha sólida? Requerimentos para deformação plástica. Precisamos adquirir condições em que o strain seja permanente Quando o stress é removido após uma deformação elasto-plástica, a deformação plástica deve permanecer. Universidade Federal Rural do Rio de Janeiro Instituto de Agronomia Departamento de Geociências Comportamento Plástico Fluxo em rocha sólida? Requerimentos para deformação plástica. Precisamos adquirir condições em que o strain seja permanente Para uma deformação ser chamada de plástica, o material envolvido durante o processo, não pode exibir fraturas na escala de observação. Universidade Federal Rural do Rio de Janeiro Instituto de Agronomia Departamento de Geociências Comportamento Plástico A deformação (strain) plástica consiste na mudança permanente da forma ou tamanho de um objeto (rocha), sem evidências de fraturas, acumulada ao longo do tempo por um determinado stress até atingir o limite elástico do material envolvido em todo o processo. A deformação (strain) plástica consiste na mudança ........................... da ................... ou tamanho de um objeto (rocha), sem evidências de ...................., acumulada ao longo do tempo por um determinado ........................... até atingir o limite ..................... do material envolvido em todo o processo. FORMA PERMANENTE FRATURAS STRESS ELÁSTICO GAME! Universidade Federal Rural do Rio de Janeiro Instituto de Agronomia Departamento de Geociências Endurecimento ouamaciamento da deformação (Strain hardening and softening) Rochas não se comportam como materiais perfeitamente plásticos. Eventualmente, temos que aumentar o esforço para conseguir aquilo que desejamos! O cofre endureceu o nosso trabalho! Então, precisamos de mais esforço. Work hardening! Universidade Federal Rural do Rio de Janeiro Instituto de Agronomia Departamento de Geociências Endurecimento ou amaciamento da deformação (Strain hardening and softening) Rochas não se comportam como materiais perfeitamente plásticos. Em termos de strain, ao precisarmos de mais stress para deformar uma rocha, significa que estamos em uma condição de strain hardening. GAME! Universidade Federal Rural do Rio de Janeiro Instituto de Agronomia Departamento de Geociências Endurecimento ou amaciamento da deformação (Strain hardening and softening) Strain softening Universidade Federal Rural do Rio de Janeiro Instituto de Agronomia Departamento de Geociências Strain hardening and softening (Relação Stress, strain e tempo) Universidade Federal Rural do Rio de Janeiro Instituto de Agronomia Departamento de Geociências Strain hardening and softening GAME! Universidade Federal Rural do Rio de Janeiro Instituto de Agronomia Departamento de Geociências Relação de stress, strain e temperatura Universidade Federal Rural do Rio de Janeiro Instituto de Agronomia Departamento de Geociências Deformação dúctil VS deformação rúptil Deformação dúctil VS deformação rúptil Universidade Federal Rural do Rio de Janeiro Instituto de Agronomia Departamento de Geociências Universidade Federal Rural do Rio de Janeiro Instituto de Agronomia Departamento de Geociências
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