Comportamento mecânico

Páginas: 6 (1409 palavras) Publicado: 15 de outubro de 2013
COMPORTAMENTO DOS MATERIAIS
SOB TENSÃO

Prof. Rubens Caram

1

TENSÃO X DEFORMAÇÃO
O EFEITO DE TENSÕES NA ESTRUTURA DE METAIS PODE
SER OBSERVADO NA FORMA DE DEFORMAÇÕES:
EM ESTRUTURAS DE ENGENHARIA,
ONDE A DEFORMAÇÃO ELÁSTICA
ESTÁ PRESENTE

EM PEÇAS CONFORMADAS
PLASTICAMENTE

R. Caram - 2

DEFINIÇÕES
APLICAÇÃO DE FORÇAS EM UM OBJETO GERA TENSÕES
TENSÃO=FORÇA/ÁREA OUσ=F/A

UNIDADES: psi=lb/in2 OU N/m2=Pa
APLICAÇÕES DE TENSÕES GERA DEFORMAÇÕES
DEFORMAÇÃO=
VARIAÇÃO NO COMPRIMENTO/COMPRIMENTO INICIAL
OU ε=∆L/LO
UNIDADES: in/in OU m/m
DEFORMAÇÕES:
ELÁSTICA
PLÁSTICA
R. Caram - 3

PROPRIEDADES MECÂNICAS
ASTM – AMERICAN SOCIETY FOR TESTING MATERIALS
AISI – AMERICAN IRON AND STEEL INSTITUTE
SAE – SOCIETY OF AUTOMOTIVE ENGINEERS
ENSAIO DE TRAÇÃO
PERMITEDETERMINAR:
MÓDULO DE ELASTICIDADE
RESISTÊNCIA À TRAÇÃO
LIMITE DE ESCOAMENTO
PLASTICIDADE/FRAGILIDADE

R. Caram - 4

Tensão,

σ

ENSAIO DE TRAÇÃO

Deformação,

ε
R. Caram - 5

ENSAIO DE TRAÇÃO
REGIÃO
ELÁSTICA

REGIÃO
PLÁSTICA
LIMITE DE
RESISTÊNCIA

Tensão,

σ

LIMITE DE
RUPTURA
LIMITE DE
ESCOAMENTO

E=σ/ε

Deformação,

ε
R. Caram - 6

Deformação,MATERIAL
FRÁGIL

ε

σ
Tensão,

σ
Tensão,

Tensão,

σ

ENSAIO DE TRAÇÃO

Deformação,

MATERIAL
DÚCTIL

ε

0,2%

Deformação,

ε

MATERIAL
DÚCTIL

R. Caram - 7

EXERCÍCIO
UM ENSAIO DE TRAÇÃO DE UMA LIGA DE ALUMÍNIO RESULTOU NOS DADOS A SEGUIR:
CARGA (kN)

TENSÃO (MPa)

COMPRIMENTO (cm)

DEFORMAÇÃO

0

0

5,080

0,0

18,16

138

5,090

0,00236,32

276

5,100

0,004

45,40

345

5,106

0,005

54,48

414

5,110

0,006

59,02

448

5,116

0,007

63,56

483

5,131

0,010

72,54

552

5,208

0,025

72,54

552

5,331

0,050

70,82

538

5,420

0,067

O CORPO DE PROVA EXIBIA 1,28 cm DE DIÂMETRO E 5,08 cm DE COMPRIMENTO ÚTIL.
OS DIÂMETROS DO CORPO DE PROVA NA CARGA MÁXIMA ENA FRATURA ERAM 1,23
cm E 1,20 cm, RESPECTIVAMENTE.
DESENHE A CURVA TENSÃO-DEFORMAÇÃO, CALCULE O MÓDULO DE ELASTICIDADE, A
TENSÃO DE ESCOAMENTO A 0,2% DE DEFORMAÇÃO, A % DE ALONGAMENTO E A % DE
REDUÇÃO EM ÁREA.
R. Caram - 8

CURVA TENSÃO-DEFORMAÇÃO

R. Caram - 9

TIPOS DE MATERIAIS

Tensão,

σ

MATERIAL FRÁGIL E RESISTENTE
(VIDRO, CERÂMICO)

MATERIAL DÚCTIL E RESISTENTE(METAIS)

MATERIAL MUITO DÚCTIL E POUCO
RESISTENTE (POLÍMEROS)

Deformação,

ε
R. Caram - 10

DEFORMAÇÃO ELÁSTICA
TIPO DE DEFORMAÇÃO NÃO PERMANENTE QUE DESAPARECE COM
A RETIRADA DO ESFORÇO MECÂNICO
LEI DE HOOK: RELAÇÃO ENTRE TENSÃO APLICADA E
DEFORMAÇÃO RESULTANTE: E=σ/ε
UNIDADES: psi=lb/in2 ou N/m2=Pa
“E” É CONHECIDO COMO MÓDULO DE YOUNG
EAÇO= 2,0x105 MPa
ELIGAS Al= 0,7x105 MPa
SEMDEFORMAÇÃO

DEFORMAÇÃO POR
TRAÇÃO

DEFORMAÇÃO POR
COMPRESSÃO

R. Caram - 11

MÓDULO DE ELASTICIDADE

MÓDULO DE
ELASTICIDADE

“E” VARIA COM A DIREÇÃO CRISTALOGRÁFICA
EX.: FERRO
DIREÇÃO
E
[111]
2,83x105 MPa
[100]
1,25x105 MPa

R. Caram - 12

DISTÂNCIAS INTERATÔMICAS
EXISTEM TRÊS TIPOS DE LIGAÇÕES FORTES
AS FORÇAS NESSAS LIGAÇÕES ATRAEM DOIS OU MAIS
ÁTOMOS
QUAL É OLIMITE DESSA ATRAÇÃO ? FORÇA DE REPULSÃO
OS ÁTOMOS TÊM UMA DISTÂNCIA DE SEPARAÇÃO ONDE A
FORÇA DE REPULSÃO É IGUAL À FORÇA DE ATRAÇÃO.
F
A

(Z1e)(Z2e )
=−
4 πε a2
o

nb
F =R
an + 1

Z: VALÊNCIA
εO=8,85X10-12C2/Nm2
a=DISTÂNCIA INTERATÔMICA
e=1,6x10-19C
S

LIGAÇÃO IÔNICA DO NaCl, n
ASSUME VALORES ENTRE 7 E 9.

(Z e)( Z e)
2 - nb
F =- 1
T
an + 1
4 πε a2
o

g

N
N
SR. Caram - 13

FORÇAS INTERATÔMICAS
DISTÂNCIA INTERATÔMICA É RESULTADO DA INTERAÇÃO ENTRE
FORÇAS DE REPULSÃO E DE ATRAÇÃO

FA

FA

(Z e)( Z e)
2 - nb
=- 1
F
T
an + 1
4 πε a2
o

FT

VARIAÇÃO DE FT COM A DISTÂNCIA LEVA À
ENERGIA DE LIGAÇÃO ENTRE ÁTOMOS OU

Distância entre
átomos ou íons, a

ÍONS. ESSA FORÇA ESTÁ ASSOCIADA À
TENSÃO NECESSÁRIA PARA SEPARAR DOIS...
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