Ciência e Engenharia dos Materiais. Propriedades Mecânicas. Prof. C. Brunetti

Transcrição

1 Ciência e Engenharia dos Materiais Propriedades Mecânicas Prof. C. Brunetti

2 Porque estudar? A determinação e/ou conhecimento das propriedades mecânicas é muito importante para a escolha do material para uma determinada aplicação, bem como para o projeto e fabricação do componente. As propriedades mecânicas definem o comportamento do material quando sujeitos à esforços mecânicos, pois estas estão relacionadas à capacidade do material de resistir ou transmitir estes esforços aplicados sem romper e sem se deformar de forma incontrolável. 2

3 Porque estudar? O comportamento t mecânico do material reflete a relação entre a sua resposta ou deformação a um carregamento aplicado. 3

4 Conceitos fundamentais Os materiais quando submetidos a um esforço de natureza mecânica, tendem a deformar-se; Comportamento depende: Natureza do material; Magnitude da tensão imposta Tipos de deformação: Elástica; Plástica. 4

5 5 Tipos de esforços

6 Principais propriedades mecânicas Resistência à tração Elasticidade Ductilidade Fluência Resistência à Fadiga Dureza Tenacidade,... Cada uma dessas propriedades está associada à habilidade do material de resistir às forças mecânicas e/ou de transmiti-las 6

7 Como são determinadas as propriedades A determinação das propriedades mecânicas é feita através de ensaios mecânicos. Utiliza-se normalmente corpos-de-prova prova (amostra representativa do material) para o ensaio mecânico, já que por razões técnicas e econômicas não é praticável realizar a o ensaio na pópiapeça própria peça. Isso nem sempre é verdade Geralmente, usa-se normas técnicas para o procedimento das medidas e confecção do corpo de prova para garantir que os resultados sejam comparáveis. 7

8 Como são determinadas as propriedades As normas técnicas mais comuns são elaboradas pelas: ASTM (American Society for Testing and Materials) ABNT (Associação Brasileira de Normas Técnicas) 8

9 Alguns ensaios Resistência i à tração Resistência à compressão Resistência à torção Resistência ao choque Resistência ao desgaste Resistência à fadiga Dureza 9

10 Conceitos básicos do ensaios de tração Onde: = tensão [N.m -2 ] F = Força instantânea aplicada [N] A 0 = Área inicial do CP [m 2 ] 10

11 Conceitos básicos do ensaios de tração Onde: = deformação de engenharia l i = comprimento instantâneo l 0 = comprimento inicial 11

12 Comportamento - DEFORMAÇÃO ELÁSTICA Precede a deformação plástica É reversível Desaparece quando a tensão é removida É praticamente proporcional à tensão aplicada (obedece a lei de Hooke) DEFORMAÇÃO PLÁSTICA É provocada portensões que ultrapassam o limite de elasticidade É irreversível porque é resultado do deslocamento permanente dos átomos e portanto não desaparece quando a tensão é removida 12

13 Comportamento - DEFORMAÇÃO ELÁSTICA Onde: = tensão [N.m -2 ] E = módulo de elasticidade [N.m -2 ] = deformação de engenharia 13

14 MÓDULO DE ELASTICIDADE Significado; Importância; Do que depende? Comportamento - Quanto maior o valor de E,mais rígido será o material maior a resistência a deformação elástica Usado em projetos cálculo das flexões elásticas 14

15 Comportamento - DEFORMAÇÃO ELÁSTICA Coefiente de Poisson Qualquer alongamento ou compressão de uma estrutura cristalina em uma direção, causada por uma força uniaxial, produz um ajustenas dimensões perpendiculares à direção da força oça z x 15

16 DEFORMAÇÃO PLÁSTICA Comportamento - 16

17 Comportamento - DEFORMAÇÃO PLÁSTICA Limite de escoamento ( e ) Não ocorre escoamento propriamente dito Escoamento definido Materiais que não apresentam escoamento definido: Traça-se uma linha paralela à curva na região elástica, a partir de uma deformação de 02%( 0,2% (convenção) O ponto onde a reta intersepta t a curvaé definido como o ponto de escoamento e 17

18 DEFORMAÇÃO PLÁSTICA Limite de resistência a tração (LRT) Comportamento - Corresponde à tensão máxima ái aplicada ao material antes da ruptura É calculada dividindo-se a carga máxima suportada pelo material pela área de seção reta inicial 18

19 DEFORMAÇÃO PLÁSTICA Ductilidade (AL%) Comportamento - Materiais dúcteis apresentam grande deformação até a ruptura. AL% = 19

20 DEFORMAÇÃO PLÁSTICA Ductilidade (AL%) Como a deformação final é localizada, li o valor da elongação só tem significado se indicado o comprimento de medida Ex: Alongamento: 30% em 50mm Comportamento - 20

21 DEFORMAÇÃO PLÁSTICA Tenacidade Corresponde à capacidade do material de absorver energia até sua ruptura Comportamento - Em geral materiais dúcteis são mais tenazes Tenacidade d Para situações onde a taxa de deformação é pequena, representa a área sob a curva - 21

22 22 Comportamento -