Estudo Dirigido 2 - ERE (1)

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Disciplina: Materiais para Indústria 
 Estudo Dirigido 2 
 1º Período Remoto Emergencial - 2020 
 
1) Uma barra de alumínio com 125 mm de comprimento (lo) e que possui uma 
seção transversal quadrada com 16,5 mm de aresta é tracionada com uma carga 
de 66.700 N e apresenta um alongamento 0,43mm. Assumindo que a 
deformação seja inteiramente elástica, calcule o módulo de elasticidade do 
alumínio. 
 
2) Um pedaço de cobre comum comprimento original de 205 mm é tracionado com 
uma tensão de 379 MPa. Considerando que a deformação do cobre foi 
inteiramente elástica, qual será o alongamento resultante? Dados: Módulo de 
elasticidade do cobre: 110 GPa. 
 
3) Uma barra de liga de alumínio com 12,827 mm de diâmetro e um comprimento 
inicial de 50,8 mm foi submetida a um ensaio de tração. Após a fratura o 
comprimento final foi de 55,753 mm e o diâmetro final de 10,109 mm (Af) na 
superfície fraturada. Calcule a ductilidade do corpo-de-prova em termos da 
redução percentual na área. 
 
4) Dado o gráfico abaixo, determine quais as principais propriedades mecânicas de 
um ensaio de tração referentes a cada numeração explique cada uma delas. 
 
 
 
5) Uma barra de 10 mm de diâmetro de liga de alumínio 3003 H14 (E=70 GPa e 
LE=145 MPa) é sujeita a uma carga de tração de 6 kN. Calcule o diâmetro 
resultante na barra. Dados: ѵ= 0.33 
 
6) O que a dureza de um material representa? Como ela pode ser medida? 
 
7) Os dados apresentados na tabela abaixo foram coletados em um corpo-de-prova 
padronizado, com 12,827 mm de diâmetro, referente a uma liga de alumínio 
(comprimento inicial (l0)=50,8mm). Construa o gráfico tensão de formação e 
calcule: 
Carga (N) l(mm) 
0 0 
4448 0,0254 
13345 0,0762 
22241 0,127 
31138 0,1778 
33362 0,762 
35141 2,032 
35586 3,048 
35363 4,064 
33806 5,207 
 
a)O módulo de elasticidade. 
b)A tensão limite de escoamento a um nível de pré-de formação de 0,002. 
c)A carga máxima suportada por esse corpo-de-prova. 
d)A tensão de engenharia na fratura. 
 
8) Uma barra de material homogêneo e isotrópico tem 500mm de comprimento e 
16 mm de diâmetro. Sob a ação da carga axial de 12kN, o seu comprimento 
aumenta de 300μm e seu diâmetro se reduz de 2,4μm. Determinar o coeficiente 
de Poisson do material. 
 
 
9) Explique tensão e deformação de engenharia. Em que condição a lei de Hooke é 
válida? 
 
10) Qual a importância das propriedades mecânicas para os metais? Cite alguns 
fatores que devem se considerados na verificação das propriedades mecânicas. 
 
11) Quais são os tipos de falha? Explique cada um deles. 
 
12) Uma barra cilíndrica em aço 1045 é submetida a um ciclo repetitivo de tensões 
de compressão e de tração ao longo do seu eixo. Se a amplitude da carga é de 
66700N, calcular o diâmetro mínimo permissível da barra necessário para 
assegurar que não irá ocorrer uma falha por fadiga. Considere que essa liga 
possui um limite de resistência à fadiga de 310 MPa. 
a) Determine a resistência em fadiga para 4x106 ciclos. 
b) Determine a vida em fadiga para 120 MPa. 
 
 
13) O aço de uma grande chapa utilizada em um reator nuclear tem uma tenacidade 
à fratura no estado plano de deformação equivalente a 87,9 MPa√m e opera com 
a uma tensão de 310 MPa. Determine o tamanho de trinca máximo e um ensaio 
de inspeção capaz de detectá-la na superfície da chapa utilizando a tabela abaixo. 
Dados: Y=1,0. 
 
 
14) Um componente estrutural na forma de uma chapa com grande largura deve ser 
fabricado em aço, que possui uma tenacidade a fratura em deformação plana de 
77,0 𝑀𝑃𝑎√𝑚 e um limite de escoamento de 1400 MPa. O limite de resolução 
do tamanho de defeito do aparelho de detecção de defeitos é de 4,0 mm. Se a 
tensão de projeto é de metade do limite de escoamento e se o valor de Y é de 
1,0, determine se um defeito crítico para essa chapa é ou não passível de 
detecção. 
 
15) Os dados de fadiga para um latão estão dados a seguir. 
a) Trace um gráfico S-N (amplitude de tensão em função do logaritmo do 
número de ciclos até a falha) usando esses dados. 
b) Determine a resistência à fadiga a 5x10
5
 ciclos. 
c) Determine a vida em fadiga para 200MPa. 
 
Amplitude de tensão (MPa) Ciclos até a falha 
310 
223 
191 
168 
153 
143 
134 
127 
2x10
5 
1x10
6
 
3x10
6
 
1x10
7
 
3x10
7
 
1x10
8
 
3x10
8
 
1x10
9 
 
 
16) Suponha os dados de fadiga (Gráfico exercício 15) para o latão tenham sido 
obtidos a partir de ensaios de torção e que um eixo feito dessa liga deva ser 
usado como um acoplamento fixado a um motor elétrico que opera a 1500 rpm. 
Determine a amplitude de tensão máxima de torção que é possível para cada 
uma das seguintes vidas do acoplamento: 
a) 1 ano b) 1 mês 
c) 1 dia d) 2 horas 
 
17) Descreva duas técnicas de processamento que podem ser usadas para melhorar a 
resistência à fluência de ligas metálicas. 
 
18) Onde as trincas de fadiga podem se nuclear mais facilmente e quais as 
diferenças entre as superfícies de fadiga?