Lista de Exercícios 4

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Lista de Exercícios 4 
Nome: José Wagner Lopes Agostinho 
Questão 1 – Defina tensão e deformação de engenharia? 
Se uma carga e estática ou se varia de maneira relativamente lenta ao longo do tempo 
e está sendo aplicada uniformente sobre uma seção transversal ou sobre a superfície de 
um elemento, o comportamento mecânico pode ser averiguado por um simples ensaio 
tensão e deformação. Tais ensaios são mais comumente conduzidos para os metais a 
temperatura ambiente. Existem três maneiras principais pelas quais uma carga pode ser 
aplicada: tração, compressão e cisalhamento. Na pratica da engenharia muitas carga são 
de tração. 
A deformação de engenharia é, portanto, uma grandeza adimensional e representa um 
valor médio específico da deformação tomado sobre a extensão do segmento 
observado. É usual também representar o valor “e” como percentual. 
A tensão correspondente ao carregamento F pode ser obtida pela simples aplicação do 
princípio do equilíbrio, utilizando o corte de uma porção da viga. 
Questão 2- Explique a diferença entre deformação elástica e plástica. 
Na deformação plástica, o corpo não retorna ao seu estado original, permanece 
deformado permanentemente. Isso acontece quando o corpo é submetido à tensão de 
plasticidade, que é maior daquela que produz a deformação elástica. Portanto, há a 
ocorrência ou transição da fase elástica para a fase plástica do corpo que está 
submetido. 
Questão 3 – Explique a Lei de Hooke, descrevendo as condições sobre a quais ela é 
válida. 
A lei de Hooke é usada para calcular a força elástica que é produzida 
pela deformação de uma mola ou outros materiais elásticos. Quando um corpo elástico 
é comprimido ou esticado, uma força restauradora tende a fazê-lo voltar ao seu formato 
original. Tal força é proporcional à deformação sofrida pelo corpo, bem como à sua 
constante elástica. 
Relação entre a tensão de engenharia e a deformação de engenharia para uma 
deformação elástica (tração e deformação) 
Questão 4 – Defina o coeficiente de Poisson e o Módulo de Cisalhamento. Correlacione-
os com o Módulo de Elasticidade. 
Coeficiente de Poisson e definido como a razão entre a deformação lateral e axial ou 
para praticamente todos os materiais estruturais. 
O Módulo de Cisalhamento dita o comportamento elástico do material sujeito a cargas 
como uma força transversal cortante ou uma torção. 
https://pt.wikipedia.org/wiki/Deforma%C3%A7%C3%A3o_pl%C3%A1stica
https://pt.wikipedia.org/w/index.php?title=Tens%C3%A3o_de_plasticidade&action=edit&redlink=1
https://pt.wikipedia.org/w/index.php?title=Tens%C3%A3o_de_plasticidade&action=edit&redlink=1
Para os materiais isotrópicos, os módulos de cisalhamento e de elasticidade estão 
relacionados entre si e com o coeficiente de Poisson 
5.1. Definir os parâmetros Resistência ao Escoamento, limite de Resistência a tração. 
Escoamento e Resistência ao Escoamento 
A maioria das estruturas é projetada para assegurar que ocorra apenas deformação 
elástica quando uma tensão for aplicada. Uma estrutura ou componente que tenha sido 
deformado plasticamente, ou que tenha sofrido mudança permanente em sua forma, 
pode não ser capaz de funcionar como programado. Portanto, torna-se desejável 
conhecer o nível de tensão no qual tem início a deformação plástica, ou no qual ocorre 
o fenômeno do escoamento 
Limite de Resistência à Tração 
Após ultrapassado o limite de resistência ao escoamento, a tensão necessária para 
continuar a deformação plástica nos metais aumenta até um valor máximo, e então 
diminui até a eventual fratura do material. 
5.2. Para os metais Latão, Ferro e Níquel, identifique o módulo de elasticidade (E), na 
tabela 6.1, a resistência ao escoamento, limite de resistência a tração, na tabela 6.2, 
ambas do Callister. 
Trace um gráfico esquemático mostrando o comportamento tensão-deformação de 
engenharia para os três metais, até o ponto de fratura. Calcule o ângulo de inclinação 
da região elástica. 
Em seguida identifique qual é o metal mais resistente, o mais frágil, o mais dúctil, o mais 
resiliente e o mais tenaz. Explique as razões das suas escolhas. 
 
 
Modulo elasticidade do ferro bem próximo aço, ferro E = 205Mp 
 
 
 
 
 
6.1 -Defina um material dúctil; 
A ductilidade é outra propriedade mecânica importante. Ela é uma medida do grau de 
deformação plástica desenvolvida muita grande até a fratura. 
6.2 – Descreva as mudanças ocorridas no perfil do corpo de prova da Fig.6.11, até ele 
atingir a fratura. 
 
Comportamento típico da curva tensão-deformação de engenharia até a fratura, ponto F. O 
limite de resistência à tração LRT está indicado pelo ponto M. Os detalhes dentro dos círculos 
representam a geometria do corpo de prova deformado em vários pontos ao longo da curva. 
Questão 7 - Descrever as propriedades mecânicas dos metais. 
 Propriedades mecânica definem o comportamento do material quando sujeitos à 
esforços mecânicos, pois estas estão relacionadas à capacidade do material de resistir 
ou transmitir estes esforços aplicados sem romper e sem se deformar de forma 
incontrolável. 
 Principais propriedades mecânicas Resistência à tração, Elasticidade, Ductilidade, 
Fluência, Fadiga, Dureza, Tenacidade. Cada uma dessas propriedades está associada à 
habilidade do material de resistir às forças mecânicas e/ou de transmiti-las. 
 
 
 
 
Questão 8 - Explique como são realizados os ensaios de Dureza de Rockwell e Brineell, 
incluindo como os mesmos são mensurados. 
Ensaios de Dureza de Rockwell 
 Os ensaios Rockwell constituem o método mais comumente utilizado para medir a dureza, 
pois são muito simples de executar e não exigem quaisquer habilidades especiais. Várias escalas 
diferentes podem ser aplicadas a partir de combinações possíveis de vários indentadores e 
diferentes cargas, que permitem o ensaio de praticamente todas as ligas metálicas (assim como 
de alguns polímeros). Os indentadores incluem esferas de aço endurecidas, com diâmetros de 
1/16, 1/8, 1/4 e 1/2 de polegada (1,588; 3,175; 6,350 e 12,70 mm, respectivamente) e um 
indentador cônico de diamante (Brale), usado para os materiais mais duros. 
Com esse sistema, um número de dureza é determinado pela diferença na profundidade de 
indentação resultante da aplicação de uma carga inicial menor, seguida por uma carga principal 
maior; a utilização de uma carga menor aumenta a precisão do ensaio. Com base nas 
magnitudes das cargas menor e principal, existem dois tipos de ensaios: Rockwell e Rockwell 
superficial. No ensaio Rockwell, a carga menor é de 10 kg, enquanto as cargas principais são de 
60, 100 e 150 kg. Cada escala é representada por uma letra do alfabeto; várias delas estão 
listadas com seus indentadores e suas cargas correspondentes nas Tabelas 6.5 e 6.6a. Para os 
ensaios superficiais, a carga menor é de 3 kg, enquanto os valores possíveis para a carga principal 
são de 15, 30 e 45 kg. Essas escalas são identificadas pelos números 15, 30 ou 45 (de acordo com 
a carga), seguidos pelas letras N, T, W, X ou Y, dependendo do indentador. Os ensaios superficiais 
são realizados com frequência para corpos de prova finos. 
Ensaios de Dureza Brineell 
 Nos ensaios Brinell e nas medições Rockwell, um indentador esférico e duro é forçado contra 
a superfície do metal a ser testado. O diâmetro do indentador de aço endurecido (ou de carbeto 
de tungstênio) é de 10,00 mm (0,394 in). As cargas-padrão variam entre 500 e 3000 kg, em 
incrementos de 500 kg. Durante um ensaio, a carga é mantida constante por um tempo 
especificado (entre 10 e 30 s). Os materiais mais duros exigem a aplicação de cargas maiores. O 
número de dureza Brinell, HB, é uma função tanto da magnitude da carga quanto do diâmetro 
da indentação resultante. Esse diâmetro é medido com um microscópio especial de baixo 
aumento, empregando uma escala que está gravada na ocular. O diâmetro medido é então 
convertido no número HB apropriado, com o auxíliode um gráfico; apenas uma única escala é 
empregada com essa técnica. 
 Existem técnicas semiautomáticas para a medição da dureza Brinell. Essas técnicas empregam 
sistemas de varredura ótica, que consistem em uma câmera digital montada sobre uma sonda 
flexível, permitindo o posicionamento da câmera sobre a indentação. Os dados da câmera são 
transferidos para um computador, que analisa a indentação, determina seu tamanho, e então 
calcula o número de dureza Brinell. Para essa técnica, as exigências de acabamento superficial 
são normalmente mais restritivas do que para as medições manuais. 
 As exigências de espessura máxima do corpo de prova, assim como de posição da indentação 
(em relação às bordas do corpo de prova) e de espaçamento mínimo da indentação, são as 
mesmas que para os ensaios Rockwell. Adicionalmente, é necessária uma indentação bem 
definida; isso requer uma superfície lisa e plana em que é feita a endentação. 
 
Questão 9 
6.3 - Um corpo de prova de cobre com seção transversal retangular de 15,2 mm × 19,1 
mm (0,60 in 3 0,75 in) é puxado em tração com uma força de 44.500 N (10.000 lbf), 
produzindo apenas deformação elástica. Calcule a deformação resultante. 
 
6.10 - Considere um corpo de prova cilíndrico feito de um aço liga (Figura 6.22) com 8,5 
mm (0,33 in) de diâmetro e 80 mm (3,15 in) de comprimento, solicitado em tração. 
Determine seu alongamento quando uma carga de 65.250 N (14.500 lbf) é aplicada. 
 
6.11 - A Figura 6.23 apresenta, para um ferro fundido, cinzento, a curva tensão-
deformação de engenharia em tração na região elástica. Determine (a) o módulo 
tangente tomado a 25 MPa (3625 psi) e (b) o módulo secante tomado a 35 MPa (5000 
psi). 
 
 
 
 
 
 
6.25 - Uma barra cilíndrica com 500 mm (20,0 in) de comprimento e diâmetro de 12,7 
mm (0,50 in) deve ser submetida a uma carga de tração. Se a barra não deve sofrer 
deformação plástica ou um alongamento de mais de 1,3 mm (0,05 in) quando a carga 
aplicada for de 29.000 N (6500 lbf), quais dos quatro metais ou ligas listados na tabela a 
seguir são possíveis candidatos? Justifique sua(s) escolha(s). 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
6.30 - Um corpo de prova cilíndrico de aço inoxidável com diâmetro de 12,8 mm (0,505 
in) e comprimento útil de 50,800 mm (2,000 in) é tracionado. Use as características 
carga-alongamento mostradas na tabela a seguir para completar os itens (a) a (f). 
 
 
 
 
 
6.39 - Determine o módulo de resiliência para cada uma das seguintes ligas: