Engenharia

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Propriedades mecânicas dos materiais
Ensaio de tração e compressão


A resistência de um material depende de sua capacidade de suportar uma
carga sem deformação excessiva ou ruptura.



Essa propriedade é inerente ao próprio material e deve ser determinada por
métodos experimentais, como o ensaio de tração ou compressão.



Uma máquina de teste é projetada para ler a cargaexigida para manter a
taxa de alongamento uniforme ate a ruptura.

1

O diagrama tensão–deformação
Diagrama tensão–deformação convencional
• A tensão nominal, ou tensão de engenharia, é determinada pela
divisão da carga aplicada P pela área original da seção transversal
do corpo de prova, A0.

P
σ=
A0

• A deformação nominal, ou deformação de engenharia, é
determinada pela divisão davariação δ no comprimento de
referência do corpo de prova, pelo comprimento de referência
original do corpo de prova, L0.

ε=

δ
L0

2

• Comportamento elástico
A tensão é proporcional à
deformação.
O material é linearmente
elástico.

• Escoamento
Um pequeno aumento na
tensão acima do limite de
elasticidade resultará no
colapso do material e fará com
que ele se deformepermanentemente.
3



Endurecimento por deformação
Quando o escoamento tiver terminado, pode-se aplicar uma carga adicional
ao corpo de prova, o que resulta em uma curva que cresce continuamente,
mas torna-se mais achatada até atingir uma tensão máxima denominada
limite de resistência.



Estricção
No limite de resistência, a área
da seção transversal começa a
diminuir em uma regiãolocalizada
do corpo de prova.
O corpo de prova quebra quando
atinge a tensão de ruptura.

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Diagrama tensão–deformação real


Os valores da tensão e da deformação calculados por essas medições são
denominados tensão real e deformação real.



A maioria dos projetos de engenharia são feitos para que as peças trabalhem
dentro da faixa elástica.

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O comportamento datensão–deformação de materiais
dúcteis e frágeis
Materiais dúcteis
• Material que possa ser submetido a grandes deformações
antes de sofrer ruptura é denominado material dúctil.

Materiais frágeis
• Materiais que exibem pouco ou nenhum escoamento
antes da falha são denominados materiais frágeis.

6

Lei de Hooke
• A lei de Hooke define a relação linear entre a tensão e a
deformação dentro daregião elástica.
σ = tensão

σ = Eε

E = módulo de elasticidade ou módulo de Young
ε = deformação

• E pode ser usado somente se o material tiver relação
linear–elástica.

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Endurecimento por deformação
• Se um corpo de prova de material dúctil for carregado na região
plástica e, então, descarregado, a deformação elástica é recuperada.
• Entretanto, a deformação plásticapermanece, e o resultado é que o
material fica submetido a uma deformação permanente.

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Energia de deformação
• Quando um material é deformado por uma carga externa, tende a
armazenar energia internamente em todo o seu volume.
• Essa energia está relacionada com as deformações no material, e é
denominada energia de deformação.
Módulo de resiliência
• Quando a tensão atinge o limite
deproporcionalidade elástico, a
densidade da energia de
deformação é denominada
módulo de resiliência, ur.
2
σ pl
1

1
ur = σ pl ε pl =
2
2E

9

Módulo de tenacidade
• Módulo de tenacidade, ut, representa a área inteira sob
o diagrama tensão-deformação.
• Indica a densidade de energia de deformação do material
um pouco antes da ruptura.

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Exemplo 1
O diagrama tensão-deformaçãopara uma liga de alumínio utilizada na
fabricação de peças de aeronaves é mostrado abaixo. Se um corpo de prova
desse material for submetido à tensão de tração de 600 MPa, determine a
deformação permanente no corpo de prova quando a carga é retirada.
Calcule também o módulo de resiliência antes e depois da aplicação da
carga.

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Solução:
Quando o corpo de prova é submetido à...
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