exercicios_2_3_e_4

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UNIVERSIDADE FEDERAL RURAL DE PERNAMBUCO - UACSA
Ensaios Mecânicos
Professora: Karla Carolina Alves da Silva
Exercícios das aulas 2, 3 e 4
1) Como são classificados os ensaios mecânicos, quanto a integridade geométrica e dimensional da peça e quanto a velocidade de aplicação da carga. Explique cada uma. E Cite 4 vantagens da normalização dos materiais e métodos de ensaios?
a) Quanto à integridade geométrica e dimensional da peça podem ser de dois tipos: 
• Destrutivos: quando após executados provocam a inutilização parcial ou total da peças (tração, dureza, fadiga etc.); 
• Não-destrutivos: quando após executados não comprometem a integridade da peça (raios X, ultra-som etc.).
b) Quanto à velocidade de aplicação da carga, os ensaios podem ser: 
• Estáticos: quando a carga é aplicada de maneira suficientemente lenta, induzindo a uma sucessão de estados de equilíbrio, caracterizando um processo quase-estático. Nessa categoria têm-se os ensaios tração, compressão, flexão, torção e dureza. 
• Dinâmicos: quando a carga é aplicada rapidamente ou ciclicamente. Nesse têm-se os ensaios de fadiga e de impacto. 
• Carga constante: quando a carga é aplicada durante um longo período, que é o caso do ensaio de fluência.
2) Fios de aço carbono com área de seção transversal nominal de 62,9 mm2 são utilizados para a fabricação de peças pré-moldadas de concreto protendido. Nessas peças, a armação de fios de aço é pré-tensionada (tração) antes de ser imersa na matriz de concreto. Depois que o concreto é adicionado e endurece, a tensão na armação de aço é relaxada; o aço sofre recuperação elástica e comprime o sistema todo, o que aumenta a resistência mecânica do conjunto, pois mantém o concreto sob um esforço de compressão. O valor do módulo de elasticidade desse aço é 200 GPa. Assumindo que esses fios de aço sofreram uma deformação elástica de 1% quando foram pré-tensionados, qual foi a força (em newtons) à qual eles foram submetidos no processo de pré-tensionamento?
3) Considere as curvas tensão de engenharia versus deformação de engenharia para os três materiais (A, B e C) e responda as afirmativas com falso (F) ou verdadeiro (V).
a) Os três materiais têm módulos de elasticidade idênticos. (F) 
b) Os três materiais apresentam módulos de resiliência idênticos. (F) 
c) O material A apresenta maior limite de escoamento do que B ou C. (V)
 d) O material C apresenta maior limite de resistência do que A ou B. (F)
 e) O material C apresenta maior alongamento uniforme do que A ou B. (V)
 f) O material A apresenta menor alongamento total (ductilidade) do que o material B. (V)
g) Os materiais B e C tem maior tenacidade do que o material A. (V)
 h) O material A é provavelmente mais duro do que C. (V)
i) Os três materiais (A, B e C) são provavelmente materiais cerâmicos. (F)
4)
	Carga (N)
	Comprimento (mm)
	 (mm)
	Tensão (MPa)
	Alongamento 
	% Alongamento
	0
	50,0
	0
	
	0
	0
	10.000
	50,1
	0,1
	
	0,002
	0,2
	15.400
	50,2
	0,2
	
	0,004
	0,4
	16.900
	50,3
	0,3
	
	0,006
	0,6
	18.000
	50,4
	0,4
	
	0,008
	0,8
	24.500
	52,0
	2,0
	
	0,040
	4
	27.950
	53,0
	3,0
	
	0,060
	6
	27.900
	54,0
	4,0
	
	0,080
	8
	22.000
	55,0
	5,0
	
	0,100
	10
a) 
5) Um corpo de prova de ferro fundido dúctil, que possui uma secção reta retangular com dimensões de 5mm x 16mm é deformado em tração. Usando os dados de carga – alongamento tabulados abaixo: 
a) 
	Carga (N)
	Tensão (MPa)
	 (mm)
	Alongamento 
	% Alongamento
	0
	0
	0
	0
	0
	4740
	59,25
	0,025
	0,00033
	0,033
	9140
	114,25
	0,050
	0,00066
	0,066
	12920
	161,5
	0,075
	0,001
	0,1
	16540
	206,75
	0,113
	0,0015
	0,15
	18300
	228,75
	0,15
	0,002
	0,2
	20170
	252,125
	0,225
	0,003
	0,3
	22900
	286,25
	0,375
	0,005
	0,5
	25070
	313,375
	0,525
	0,007
	0,7
	26800
	335
	0,750
	0,010
	1
	28640
	358
	1,5
	0,020
	2
	30240
	378
	3,0
	0,040
	4
	31100
	388,75
	4,5
	0,060
	6
	31280
	391
	6,0
	0,080
	8
	30820
	385,25
	7,5
	0,100
	10
	29180
	364,75
	9,0
	0,120
	12
	27190
	339,87
	10,5
	0,140
	14
	24140
	301,75
	12,0
	0,16
	16
	18970
	237,125
	13,725
	0,183
	18,3
b) 
 
c) Para determinar a tensão de escoamento limite, é necessário traçar uma reta no ponto de deformação específica de 0,002, que seja paralela à inclinação da curva do gráfico tensão-deformação. Fazendo isso, é possível observar que ela cruza a curva tensão-deformação a aproximadamente 260 MPa. 
d) Observando o gráfico é possível concluir que a resistência à tração é de 391 MPa, correspondendo à tensão máxima no gráfico de tensão-deformação completo.
e) Dados:
 
f) A ductilidade, em percentagem de alongamento, se refere ao grau de deformação plástica que o material suportou até a fratura, multiplicado por 100. Calculando o alongamento total da fratura e subtraindo pelo alongamento elástico, teremos o alongamento plástico, logo: 
· 
· Alongamento elástico percentual:
· Observando o gráfico, é possível concluir que o limite de proporcionalidade é de aproximadamente 161 MPa, traçando uma reta neste ponto perpendicular à linha deformação do gráfico encontra-se uma deformação de aproximadamente 0,001. Logo:
Subtraindo o alongamento total percentual pelo alongamento elástico percentual para encontrar o alongamento plástico percentual, teremos:
 
 (
Assim, a ductilidade é 
cerca de 18,2
% EL
.
)
Tensão x Deformação
0	3.3000000000000016E-4	6.6000000000000032E-4	1.0000000000000007E-3	1.5000000000000007E-3	2.0000000000000013E-3	3.0000000000000014E-3	5.0000000000000027E-3	0	3.3000000	000000016E-4	6.6000000000000032E-4	1.0000000000000007E-3	1.5000000000000007E-3	2.0000000000000013E-3	3.0000000000000014E-3	5.0000000000000027E-3	0	59.25	114.25	161.	5	206.75	228.75	252.125	286.25	0	3.3000000000000016E-4	6.6000000000000032E-4	1.0000000000000007E-3	1.5000000000000007E-3	2.0000000000000013E-3	3.0000000000000014E-3	5.0000000000000027E-3	Deformação
Tensão (MPa)
Tensão x Deformação
0	3.3000000000000038E-4	6.6000000000000086E-4	1.0000000000000011E-3	1.5000000000000015E-3	2.0000000000000022E-3	3.0000000000000035E-3	5.0000000000000044E-3	7.0000000000000062E-3	1.0000000000000007E-2	2.0000000000000014E-2	4.0000000000000029E-2	6.0000000000000039E-2	8.0000000000000057E-2	0.1	0.12000000000000002	0.14000000000000001	0.16000000000000006	0.18300000000000013	0	3.3000000000000038E-4	6.6000000000000086E-4	1.0000000000000011E-3	1.5000000000000015E-3	2.0000000000000022E-3	3.0000000000000035E-3	5.0000000000000044E-3	7.0000000000000062E-3	1.0000000000000007E-2	2.0000000000000014E-2	4.0000000000000029E-2	6.0000000000000039E-2	8.0000000000000057E-2	0.1	0.12000000000000002	0.14000000000000001	0.16000000000000006	0.18300000000000013	0	59.25	114.25	161.5	206.75	228.75	252.125	286.25	313.375	335	358	378	388.75	391	385.25	364.75	339.87	301.75	237.125	0	3.3000000000000038E-4	6.6000000000000086E-4	1.0000000000000011E-3	1.5000000000000015E-3	2.0000000000000022E-3	3.0000000000000035E-3	5.0000000000000044E-3	7.0000000000000062E-3	1.0000000000000007E-2	2.0000000000000014E-2	4.0000000000000029E-2	6.0000000000000039E-2	8.0000000000000057E-2	0.1	0.12000000000000002	0.14000000000000001	0.16000000000000006	0.18300000000000013	Deformação
Tensão (MPa)