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Aula 06 Propriedades Mecanicas

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  • Propriedades MecnicasProfa.: Priscila Praxedes

  • 1.Introduo

    Para poder projetar um material ou umequipamento necessrio conhecer as propriedades

    mecnicas, como elas so medidas e como o material

    ir responder a um determinado esforo durante seu

    uso.

    So empricas e refletem o comportamentomecnico do material em relao a sua resposta ou

    deformao a uma carga ou fora aplicada.

  • Os ensaios mecnicos laboratoriais so padronizados.

    Existem rgos que padronizam estes ensaios e os

    materiais:

    ABNT: Associao Brasileira de Normas TcnicasASTM: American Society for Testing and Materials

    DIN: Deutsches Institut fr Normung;ASME: American Society of Mechanical Engineers;

    2. Propriedades Mecnicas Ensaios

  • Existem diversos formas de esforos:

    - TRAO: esforo que age tentando alongar a pea

    3. Esforos Mecnicos

  • - COMPRESSO:

    esforo que age

    tentando

    ENCURTAR A

    PEA no sentido da

    carga aplicada.

    http://www.set.eesc.usp.br/labestr/infra_maq.htm

    3. Esforos Mecnicos

  • - FLEXO: solicitao transversal que deforma o corpo

    modificando seu eixo longitudinal

    http://www.engenhariacivil.com/analise-experimental-estruturas-betao

    3. Esforos Mecnicos

  • - CISALHAMENTO: ocorre quando um corpo tende a

    resistir a ao de duas foras agindo paralelamente,

    prximas mas em sentidos contrrios.

    http://grupomec.tripod.com/Material.htm

    3. Esforos Mecnicos

  • - TORO: um tipo de solicitao que tende a girar as

    sees de um corpo, uma em relao outra.

    http://dicioilustradoestruturas.blogspot.com/

    3. Esforos Mecnicos

  • 4.Conceitos de Tenso e Deformao

    Ensaio de tenso deformao traa o comportamento domaterial atravs da aplicao de uma carga esttica ou quese altera lentamente ao longo do tempo em uma seoreta.

    A seo pode ser circular ou retangular.

    Intensidade da fora aplicada pela rea (kgf/mm) ou MPa.

  • 5. Ensaio de Trao

    Usado para avaliar propriedades mecnicas importantes emprojetos.

    A amostra deformada at sua ruptura , atravs de uma carga detrao aplicada uniaxialmente ao longo do eixo maior de umcorpo de prova.

  • 5. Ensaio de Trao - CP

    Dimenses a acabamento superficialdevem estar de acordo com a normabrasileira

    Parte til: a poro efetivamenteutilizada para medio do alongamento.

    Cabea: so as extremidades, cujafuno permitir a fixao do corpo deprova na mquina de ensaio.

  • 5. Ensaio de Trao - CP

    Dimetro Padro=12,8mm (0,5pol.) Seo Reduzida = 60mm Comprimento til = 50mm

  • 5. Ensaio de Trao - CP

    O corpo de prova preso pela suaextremidade nas garras de fixao.

    A mquina alonga o CP a uma taxaconstante, e mede a carga instantneaque est sendo aplicada e osalongamentos resultantes.

    um ensaio destrutivo: amostra deformada permanentemente efraturada.

    O resultado registrado no computadorna forma de carga ou fora em funo doelongamento.

  • 5. Ensaio de Trao

    TENSO DE ENGENHARIA e DEFORMAO DE ENGENHARIA

    OA

    F

    Onde:F: a carga instantnea aplicada perpendicular (N);Ao: a rea original da seo transversal antes daaplicao de qualquer carga (m ou in)SI: TENSO 1MPa=106N/m ou psi=lbf/in

    EQ. 01

  • 5. Ensaio de Trao

    DEFORMAO DE ENGENHARIA e DEFORMAO DE ENGENHARIA

    oo

    oi

    l

    l

    l

    ll

    Onde:lo: o comprimento original antes de qualquer carga a ser aplicada;li: o comprimento instantneo;

    : adimensional, pode ser expressa em porcentagem ou expressaem m/m ou in/in

    EQ. 02

  • A deformao de um material depende da magnitude datenso que imposta.

    Deformao Elstica: processo de deformao no qual atenso e a deformao so proporcionais entre si.

    Para a maioria dos metais que sofrem traes baixas atenso e a deformao so proporcionais.

    Essa relao conhecida como LEI DE HOOKE, e a cte deproporcionalidade E o mdulo de elasticidade ou mdulode Young

    6. Deformao Elstica Comportamento Tenso x Deformao.

  • 6. Deformao Elstica Comportamento Tenso x Deformao.

    *E EQ. 03LEI DE HOOKE

    Onde:E: MDULO DE YOUNG (GPa ou psi)

    Para a maioria dos metais tpicos E varia entre 45GPa (6,5*106 psi) para o Mg e 407 (59*106 psi) para o W.Para materiais cermicos variam entre 70 e 500GPa e os polmeros valores menores entre 0,007 e 4GPa.

  • O processo de deformaoonde a tenso e a deformaoso proporcionais chamandode DEFORMAO ELSTICA.

    Na ordenada tenso, naabscissa deformao e nainclinao E.

    6. Deformao Elstica Comportamento Tenso x Deformao.

  • A deformao elstica no permanente, ou sejaquando a carga aplicada liberada a pea retorna suaforma original.

    A aplicao da cargacorresponde a ummovimento para cima apartir da origem, ao longo dalinha reta. Com a liberaoda carga a linha percorridaem direo oposta ,retornando origem.

    6. Deformao Elstica Comportamento Tenso x Deformao.

  • Polmeros, concretos, ferrofundido cinzento, etc., nopossuem um comportamentolinear

    Para estes materiais utilizamos oMDULO TANGENTE ou MDULOSECANTE.

    TANGENTE: a inclinao dacurva em um nvel de tensoespecificado.

    SECANTE: a inclinao de umasecante construda da origem at oum ponto especfico.

    6. Deformao Elstica Comportamento Tenso x Deformao.

  • uma resistnciaimposta pelas foras deligaes interatmicas epor isso varia para cadamaterial.

    Tambm sofreinfluencia pelatemperatura diminuindocom seu aumento.

    6. Mdulo de Elasticidade (E)

  • 7. Ensaio de Compresso

    um ensaio semelhante ao de trao a diferena est nosentido da fora que ser compressiva e o CP se contrai aolongo da direo da tenso.

    As equaes so as mesmas do ensaio de trao adiferena est que a tenso e a deformao sero negativas.

    Estes ensaios so utilizados quando se deseja conhecer ocomportamento dos materiais submetidos a deformaesgrandes e permanentes ou para materiais frgeis a trao.

  • 8. Propriedades Elsticas dos Materiais

    Quando uma tenso de trao imposta um alongamentoelstico a sua deformao tomada arbitrariamente comosendo mas tambm existem contraes e deformaesnas direes e

    Se o material for isotrpico e a tenso aplicada for uniaxial(apenas em z) ento = .

    O coeficiente de Poisson a razo entre as deformaeslateral e axial.

    z

    x y

    y

    x

  • 8. Propriedades Elsticas dos Materiais

  • Exerccio Uma tenso de trao deve ser aplicada ao longodo eixo do comprimento de um basto cilndrico de lato comdimetro de 10 mm. Determinar a magnitude da carganecessria para produzir uma alterao de 2,5x10-3 mm nodimetro do basto se a deformao for puramente elstica.

    Poisson lato= 0,34

    E=97GPa

  • 9. Comportamento Mecnico dos Metais

    Para a maioria dos metais, o regime dedeformao elstica persiste apenas atedeformaes de 0,005.

    A partir deste ponto a deformao inicia-se a deformao plstica.

    Materiais so projetados para trabalharsomente na regio elstica.

  • 9. Comportamento Mecnico dos Metais

    Escoamento a regio onde inicia-se adeformao plstica.

    Ponto de escoamento o ponto ondeocorre este afastamento da linearidade.Convencionou-se que para determinar-se o ponto constri uma paralela em =0,002.Quando a reta cruza a curva chama-seTENSO LIMITE DE ESCOAMENTO (l)

  • 9. Comportamento Mecnico dos Metais

  • 9. Comportamento Mecnico dos Metais

  • 10. Ductibilidade

    Representa uma medida dograu de deformao plsticaque foi suportado at omomento da fratura. expressa comoalongamento percentual oucomo reduo de reapercentual.

    100*%

    o

    of

    l

    llAL

    Deformao

    Tenso

    DctilFrgil

    100*%

    o

    of

    d

    ddRA

  • 11. Resilincia

    Deformao

    Tenso

    Capacidade do material em absorverenergia quando deformadoelasticamente e depois com odescarregamento, esta energia recuperada.So materiais que possuem limitesde escoamento elevados e mdulos deelasticidade pequenos

    EU er

    2

    2 SI: J/m3

  • 11. Resilincia

  • 12. Tenacidade

    Capacidade do material em absorver energia at a suaruptura. So materiais que possuem limites de escoamentoelevados e mdulos de elasticidade pequenos

    EU er

    2

    2

  • Exerccio Mecnicos

    Uma haste de alumnio feita para resistir a uma fora

    aplicada de 45.000 libras. A curva de tenso-deformao

    para a liga de alumnio a ser utilizado mostrado na Figura 1.

    Para garantir segurana , a tenso mxima permitida na

    haste est limitado a 25.000 psi , o que inferior a resistncia

    ao escoamento do alumnio . A haste deve ter pelo menos

    150 polegadas de comprimento mas no deve deformar-se

    elasticamente mais do que 0,25 polegadas quando a fora

    aplicada .

    a) Calcule o dimetro da barra (R=1,84in)

    b) Calcular o mdulo de elasticidade da liga de alumnio para

    as quais a curva tenso-deformao mostrado.

    c) Calcular o comprimento de uma barra de inicial

    comprimento 50 polegadas quando uma tenso de trao de

    30.000 psi aplicada.

  • The engineering stressstrain curve for an aluminum alloy from Table 6-1.

  • 13. Tenso Verdadeira E Deformao Verdadeira

  • Durante o ensaio de trao ocorreuma diminuio na rea da regio dopescoo.A tenso verdadeira leva emconsiderao a rea instantnea (Ai).

    =

    (10.1)

    =

    (10.2)

    13. Tenso Verdadeira E Deformao Verdadeira

  • Se no ocorrer alterao novolume:

    = (10.3)

    = (1 + )

    At a regio do empescoamento a relao entre aten

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