0 - Introdução

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ENSAIOS MECÂNICOS 
DE MATERIAIS
GRUPO DE ESTUDOS SOBRE FRATURA DE MATERIAIS 
DEMET/EM/UFOP
OURO PRETO - MG
RESOLUÇÃO CEPE N0 3974, de 19 de abril de 2010
Modelo 
antigo
Introdução à 
Engenharia 
Metalúrgica
Ciência dos 
Materiais I
Ciência dos 
Materiais II
Metalurgia 
Mecânica I
Metalurgia 
Mecânica II
Modelo 
novo
Introdução à 
Engenharia 
Metalúrgica
Estrutura de 
Materiais
Técnicas de 
Análise 
Estrutural
Metalurgia 
Mecânica
Ensaios 
Mecânicos 
de Materiais
Apresentação da disciplina
• Carga horária : 30 horas.
• Horário: segunda-feira, 08:20h-10:00h
• Créditos : 02
• Caráter : obrigatória.
• Avaliação : 2 provas. 
• Professores : 
Leonardo B. Godefroid
Eng.Met. (UFOP-1980), M.Sc. (IME/RJ-1983), D.Sc. (COPPE/UFRJ-1993).
Luiz Cláudio Cândido
Eng.Met. (UFOP-1981), M.Sc. (UFRGS-1987), D.Sc. (UFMG-1996).
Bibliografia
 G.E.Dieter : Mechanical Metallurgy, 3th Edition, McGraw-Hill Book Co.,
1988.
 R.E. Reed-Hill : Physical Metallurgy Principles, 3th Edition, PWS
Publishing Co., 1994.
 M.A.Meyers e K.K.Chawla : Mechanical Metallurgy, 2nd Edition, Prentice-
Hall, 1999.
 J.P.Bailon e J.M.Dorlot: Des Materiaux, 3th Edition, École Polytechnique de
Montréal, 2000.
 W.D.Callister : Materials Science & Engineering, 7th Edition, John Wiley &
Sons, 2007.
 M.Ashby, H.Shercliff e D.Cebon: Materials, 2nd Edition, Elsevier, 2010.
 ASM International: Metals Handbook, Vol. 8 – Mechanical Testing.
 Annual Book of ASTM Standards, Vol. 03-01: Metals – Mechanical
Testing.
Calendário
ASSUNTO NO DE AULAS ACUMULADAS
01. Introdução ao curso 2 2
02. Tração 2 4
03. Compressão + Dobramento + Torção 2 6
04. PRÁTICA 2 8
05. Extensometria 2 10
06. PRÁTICA 2 12
07. Dureza 2 14
08. PRÁTICA 2 16
PRIMEIRA PROVA 2 18
09. Impacto 2 20
10. Tenacidade à fatura 2 22
11. Fadiga 2 24
12. Fluência + Corrosão sob tensão 2 26
13. PRÁTICA 2 28
SEGUNDA PROVA 2 30
GESFRAM
GESFRAM
O desenvolvimento de materiais ao longo do tempo. Os materiais da pré-história, à esquerda, todos ocorrem naturalmente; o desafio da
engenharia daquela época era somente na conformação deles. O desenvolvimento da termoquímica e (depois) da química dos polímeros,
levou ao desenvolvimento dos materiais feitos pelo homem, mostrados nas zonas coloridas. Três destes materiais – pedra, bronze e ferro –
foram tão importantes, que o período histórico de sua dominância recebeu o nome de cada um destes materiais.
CARACTERIZAÇÃO
DE MATERIAIS
MICROESTRUTURAL COMPORTAMENTAL
Características exigidas nos materiais usados em engenharia
Propriedades : mecânicas, térmicas, elétricas, magnéticas, químicas, óticas, custo.
Propriedades mecânicas: resistência mecânica, elasticidade, ductilidade, dureza, 
tenacidade, resistência à fluência, à fadiga e à corrosão, etc.
Propriedades térmicas: ponto de fusão e de ebulição, calor latente de 
transformação, capacidade térmica e calor específico, dilatação térmica, 
condutividade térmica, etc.
Propriedades elétricas e magnéticas: resistividade e condutividade, 
ferromagnetismo, supercondutividade, etc.
Propriedades químicas: resistência à corrosão, etc.
Propriedades óticas: índice de refração.
Custo: envolve fabricação, manutenção e substituição, propriedades.
Propriedades Mecânicas.
Propriedades Térmicas.
Propriedades Elétricas, 
Magnéticas e Óticas.
Propriedades Químicas.
Ensaios mecânicos de materiais
Objetivo: verificação de propriedades mecânicas dos materiais para 
controle de qualidade e seleção de materiais, projeto estrutural, 
prevenção e análise de falhas, etc.
Propriedades mecânicas: relação entre forças (ou tensões) atuando 
em um material e a resistência deste material à deformação e fratura.
Normalização: ABNT, ASTM, BS, DIN, AFNOR, JIS, etc.
Exemplos de Normas da ASTM:
CORROSÃO
SOB
TENSÃO
FLUÊNCIA
FADIGA
TENACIDADE
À
FRATURA
IMPACTO
DUREZA
TORÇÃO
DOBRAMENTO
COMPRESSÃO
TRAÇÃO
ENSAIOS 
MECÂNICOS
Elástico significa reversível!
Deformação Elástica
1. Inicial 2. Pequena carga 3. Descarregamento
F
d
estiramento
de ligações
retorno à
posição inicial
F
d
Elástico-linear 
Elástico-
não-linear
Plástico significa permanente!
Deformação Plástica (Metais)
F
d
elástico 
linear
elástico 
linear
dplástico
1. Inicial 2. Pequena carga 3. Descarregamento
planos
permanecem
cisalhados
F
delástico + plástico
estiramento
de ligações
e cisalhamento
de planos
dplástico
 Tensão tem unidades:
N/m2 ou lbf/in
2
Tensão de Engenharia
• Tensão de Cisalhamento, t:
Area, A
Ft
Ft
Fs
F
F
Fs
t =
Fs
Ao
• Tensão de Tração, s:
área original
antes do carregamento
Area, A
Ft
Ft
s =
Ft
Ao
• Tração Simples : cabo
Nota: aqui t = M/AcR.
Estados de Tensão Comuns
Ao = área da seção 
transversal (descarregada)
FF
o
s =
F
A
o
t =
Fs
A
ss
M
M Ao
2R
Fs
Ac
• Torção (uma forma de cisalhamento): 
eixo motor
Elevador de Ski
Canyon Bridge, Los Alamos, NM
o
s =
F
A
• Compressão Simples :
Nota: membro estrutural
em compressão
(aqui s < 0).
Outros Estados de Tensão Comuns
Ao
Balanced Rock, Arches 
National Park
• Tração Bi-axial : • Compressão Hidrostática :
Tanque pressurizado
s < 0h
Outros Estados de Tensão Comuns
Peixe na água
sz > 0
sq > 0
• Deformação de Tração : • Deformação Lateral :
• Deformação Cisalhante :
Deformação é sempre
adimensional.
Deformação de Engenharia
q
90º
90º - qy
x qg = x/y = tan 
e = d
Lo
-d
eL =
L
wo
d/2
dL/2
Lo
wo
Geometrias e tipos de carregamento geralmente utilizados em ensaios mecânicos de materiais:
(a) Ensaio de tração;
(b) Ensaio de compressão;
(c) Ensaio de dureza;
(d) Ensaio de flexão, viga em balanço;
(e) Ensaio de flexão em três pontos;
(f) Ensaio de flexão em quatro pontos;
(g) Ensaio de torção.
Três classes de corpos de prova:
(a) Lisos ou não entalhados; 
(b) Entalhados; 
(c) Pré-trincados.