Lista de Exercícios de Propriedades Mecânica

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Lista de Exercícios de Propriedades Mecânica
1 - Um aço carbono tratado termicamente (têmpera e resfriamento na água) foi submetido ao ensaio de tração (quadro abaixo). O diâmetro original da amostra era 12,5 mm e o diâmetro final 11,6 mm. Usando um instrumento de medida de 50 mm, obtiveram-se os seguintes dados:
Determine: Diagrama tensão x deformação de engenharia e verdadeiro; Determinar o limite de escoamento convencional a 0,2%; Determinar o módulo de elasticidade; Determinar o limite de ruptura, A estricção ψ% como redução % (%RA) e a ductilidade como deformação normal por alongamento ou elongação % (%AL); Resiliência e Tenacidade a tração. Utilize a tabela abaixo.
	F
	σ
	σv
	ΔL
	εt
	ε
	εv
	(kN)
	(MPa)
	(MPa)
	(mm)
	(%)
	(%)
	(%)
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
2 - Foram selecionados 10 pontos na região de deformação plástica uniforme. Os seguintes valores de F x ΔL foram obtidos do registro gráfico:
	F
	σ
	σv
	ΔL
	εt
	ε
	εv
	(kgf)
	(MPa)
	(MPa)
	(mm)
	(%)
	(%)
	(%)
	820
	
	
	1,84
	
	
	
	860
	
	
	3,16
	
	
	
	908
	
	
	5,06
	
	
	
	946
	
	
	6,84
	
	
	
	980
	
	
	8,92
	
	
	
	1002
	
	
	10,96
	
	
	
	1022
	
	
	13,24
	
	
	
	1046
	
	
	17,24
	
	
	
	1060
	
	
	21,74
	
	
	
	1068
	
	
	26,94
	
	
	
Módulo de elasticidade aparente = 27.250 MPa, bem abaixo do valor real E = 210.000 MPa, por ter sido ensaiado em modo contínuo. Neste caso, para a maioria dos pontos a contribuição elástica fica abaixo de 10% dos valores de deformação total, podendo ser desprezada. Calcular os valores correspondentes às colunas em branco da tabela anterior e tração os gráficos de σ x ε, σv x εv e log σv x log εv, afim de obter os valores de k e n do material. Utilizar a norma ABNT NBR 5915 (EB-295) para determinar o grau de estampabilidade da chapa ensaiada.
3 - Os seguintes dados de alongamento de carga foram registrados durante o teste de tração de uma barra de cobre medindo 0,505 pol. (0,0128 m) de diâmetro, com um comprimento de calibre de 2 pol. (0,0508 m).
a. Qual é o valor do módulo de Young?
b. Qual é a tensão de escoamento?
c. Qual é a tensão de tração final?
d. Qual é o alongamento percentual na fratura?
e. Calcule os valores verdadeiros de tensão real até o início da marcação.
	Dados do Ensaio de Tração
	Valores de tensão-deformação derivados
	Carga
	Alongamento
	Tensão de engenharia (σ) - deformação (ε)
	Tensão verdadeira (σv) - deformação (εv)
	
	
	
	
	(lb)
	(N)
	(in)
	(10-5 m)
	(psi)
	(MPa)
	(mm/mm)
	(psi)
	(MPa)
	(mm/mm)
	0
	0
	0
	0
	0
	0
	0
	0
	0
	0
	1700
	7,550
	0.001
	2.54
	8,500
	58.6
	0.0005
	8,500
	58.6
	0,000
	3340
	14,800
	0.002
	5.08
	16,700
	115
	0.001
	16,700
	115
	0.001
	3500
	15,500
	0.004
	10.2
	17,500
	121
	0.002
	17,500
	121
	0.002
	4200
	18,600
	0.10
	254
	21,000
	145
	0.05
	22,000
	152
	0.049
	5000
	22,200
	0.2
	508
	25,000
	172
	0.1
	27,500
	189
	0.095
	6200
	27,500
	0.4
	1020
	31,000
	214
	0.2
	37,200
	256
	0.182
	7200
	32,000
	0.6
	1520
	36,000
	248
	0.3
	46,800
	322
	0.262
	7800
	34,600
	0.8
	2030
	39,000
	269
	0.4
	54,600
	376
	0.336
	7500
	33,300
	1.00
	2540
	37,500
	258
	0.5
	↓Empescoçamento até a falha
	6000
	26,600
	1.05
	2670
	30,000
	207
	0.525
	
4- A figura apresenta o diagrama tensão-deformação de uma barra de aço. Determine os valores aproximados do módulo de elasticidade, limite de proporcionalidade, limite de resistência e módulo de resiliência. Se a barra for submetida a uma carga de tração de 450 MPa, determine o valor da recuperação elástica e da deformação permanente na barra quando descarregada.
5 - A figura mostra o diagrama tensão-deformação de cisalhamento para um aço-liga. Se um parafuso de 6 mm de diâmetro feito desse material for utilizado em uma junta sobreposta, determine o módulo de elasticidade E e a força P exigida para provocar o escoamento do material. Considere ν = 0,3.
6 - A barra ABC na Fig. (a) consiste em dois segmentos cilíndricos. O material da barra tem o diagrama de tensão-deformação mostrado na Fig. (b). Determinar o alongamento aproximado da barra provocado pela carga axial de 20 kN.
7- Para uma liga de cobre, a tensão na qual a deformação plástica tem seu início é de 345MPa e o módulo de elasticidade é de 103GPa. a) Qual é a carga máxima que pode ser aplicada a um corpo de prova com uma área da seção reta de 130 mm2 sem que ocorra uma deformação plástica? b) Se o comprimento original do corpo de prova é de 76 mm, qual é comprimento máximo para o qual ele poderá ser tracionado sem a ocorrência de uma deformação plástica?
8 - A figura apresenta o diagrama tensão-deformação de uma barra de aço. Determine os valores aproximados do módulo de elasticidade, limite de proporcionalidade, limite de escoamento a uma deformação residual de 0.002, limite de resistência e módulo de resiliência. Se a barra for submetida a uma carga de tração de 1750 MPa, determine o valor da recuperação elástica e da deformação permanente na barra quando descarregada.
9 - A figura apresenta o diagrama tensão-deformação para um aço liga com 12mm de diâmetro original e 50mm de comprimento de referência. Determine os valores aproximados do módulo de resiliência e do módulo de tenacidade para o material.
10 - Um corpo de prova de bronze de 150mm de comprimento, com diâmetro de 10mm e comprimento útil de 50mm, foi submetido a um ensaio de tração até a ruptura. Os dados de tensão e deformação específica obtidos durante o ensaio estão mostrados no diagrama tensão-deformação. Determine o módulo de elasticidade, limite de proporcionalidade, limite de resistência, limite de escoamento residual 0,2%, tensão de ruptura, tensão real de ruptura, considerando o diâmetro final do corpo de prova no local da ruptura tenha sido 10,5mm. Quando tracionado até se alongar 2mm tem sua carga removida. Qual a deformação permanente do corpo de prova? Se o corpo de prova for recarregado, qual será o novo limite de proporcionalidade?
11 - Uma barra circular de magnésio tem 750mm de comprimento. O diagrama de tensão-deformação para o material é mostrado na figura. A barra é carregada em tração para um alongamento de 6,0 mm, e então a carga é removida.
1. Qual é a recuperação elástica e deformação permanente da barra?
1. Se a carga for carregada, qual será o limite de proporcionalidade?
12 - Um corpo de prova cilíndrico feito em uma liga de níquel, que possui um módulo de elasticidade de 207 GPa e um diâmetro original de 10,2 mm, irá sofrer apenas deformação elástica quando a carga de tração de 8900 N for aplicada. Calcule o comprimento máximo do corpo de prova antes da deformação se o alongamento admissível é de 0,25 mm.
13 - Um corpo de prova cilíndrico de uma liga hipotética é tensionada sob compressão. Se os seus diâmetros original e final são de 30,00 e 30,04 mm, respectivamente, e se o seu comprimento final é de 105,04 mm, calcule o seu comprimento original se a deformação ocorrida foi totalmente elástica. Os módulos de elasticidade e de cisalhamento para essa liga são de 65,5 GPa e 25,4 GPa, respectivamente.
14 - Uma barra de uma liga de alumínio exibindo o comportamento de tensão deformação mostrado na figura abaixo é sujeitada a uma carga de tração; o comprimento da amostra é de 400 mm e de seção transversal quadrada de 6,4mm sobre um lado.
a) Calcule o valor da carga necessária para produzir um alongamento de 0,81mm.
b) Qual será a deformação após a carga ser liberada?
15 - Um corpo de prova metálico cilíndrico e que possui um diâmetro original de 12,8 mm e um comprimento útil de 50,80 mm é tracionado até a fratura. O diâmetro no ponto de fratura é de 8,13 mm e o comprimento útil na fratura é de 74,17 mm. Calcule a ductilidade em termos da redução percentual na área e do alongamento percentual.