1º TESTE DE TECNOLOGIA MECÂNICA

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Flávio Chaplin Candal
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1 1º TESTE DE TECNOLOGIA MECÂNICA Mestrado Integrado em Engenharia Mecânica 4 de Maio de 2009 I. PLASTICIDADE e ASPECTOS FENOMENOLÓGICOS DE ELASTICIDADE E PLASTICIDADE 1. O domínio plástico da curva tensão-extensão verdadeira do ensaio de tracção uniaxial é habitualmente representado ligeiramente acima do domínio plástico da curva tensão-extensão nominal. Tensão a) Será que esta posição relativa entre as duas curvas também é válida para o ensaio de compressão uniaxial? (escolha apenas uma opção) 0 Extensão a1) Sim. a2) Não. a3) A pergunta não faz sentido porque depende da relação entre os diâmetros iniciais dos provetes de tracção e de compressão. b) Considere que o comportamento tensão-extensão de um material pode ser aproximado por uma equação do tipo σ = σ Nestas condições é possível afirmar que... (complete escolhendo apenas uma afirmação) + H ε e. b1) a tensão verdadeira no ponto de instabilidade σ = σ Hn. r e + b2) a tensão verdadeira no ponto de instabilidade σ r = H. b3) a tensão verdadeira no ponto de instabilidade σ = σ H. r e + b4) a tensão verdadeira no ponto de instabilidade σ = H n. r +

2 2. Considere a deformação plástica de uma chapa metálica de alumínio AA1050-H111 com 1.5 mm de espessura que se encontra representada na figura. O comportamento mecânico do material da chapa pode ser aproximado por intermédio da seguinte equação tensão-extensão 0.04 σ = 140 ε MPa. Antes de proceder à deformação plástica a superfície da chapa foi marcada com uma grelha de círculos com 2 mm de diâmetro. Após concluída a deformação plástica os círculos transformaram-se em elipses com os eixos maior e menor respectivamente iguais 6.1 mm e 2.0 mm na região onde se verificou a ocorrência da fissura que se encontra assinalada na figura. Nestas condições: a) Determine as extensões principais ε 1 e ε 2 na superfície da chapa na região da peça onde surge a fissura. b) Determine o valor da espessura final da chapa na região da peça onde surge a fissura. c) Determine a extensão efectiva e a tensão efectiva na região da peça onde surge a fissura. Utilize o critério de plasticidade de von Mises. d) Determine o valor do quociente σ 2 / σ1 entre as tensões principais na região da peça onde surge a fissura considerando que o estado de tensão é plano σ 3 = 0. e) Proceda à representação gráfica do vector incremento de extensão plástica p dε ij no plano das tensões principais e caracterize o tipo de deformação na região da peça onde surge a fissura. f) Determine o valor das tensões σ 1 e σ 2 na região da peça onde surge a fissura.

A soma da energia consumida para vencer as forças de atrito e a deformação redundante é igual a 25% da energia necessária à deformação plástica (energia ideal).

3 II. MÉTODOS DA ENERGIA UNIFORME E DA FATIA ELEMENTAR 1. Um arame (fio) com 5 mm de diâmetro é submetido a uma operação de trefilagem. A trefilagem é efectuada a velocidade constante e igual a 100 mm/s. A soma da energia consumida para vencer as forças de atrito e a deformação redundante é igual a 25% da energia necessária à deformação plástica (energia ideal). a) Calcule a extensão máxima admissível (limite de enformabilidade). b) Calcule o valor do diâmetro mínimo admissível à saída da fieira (matriz). c) Calcule o valor da força de trefilagem nas condições da alínea b). d) Calcule a potência do motor indispensável a realização da operação de trefilagem nas condições da alínea b). Informações relativas ao material: Comportamento tensão-extensão do material do arame: 0.41 σ = 500 ε MPa. 2. Considere a compressão axial do cilindro que se encontra representada na figura. Indique qual das expressões apresentadas permite calcular a força de compressão para o caso do material ser rígido perfeitamente plástico. (escolha apenas uma opção) a) π 2 μd F = D σe h b) π 2 μd F = D σe h c) π F = D 4 2 σ e exp 2μ D r h 2

$III. LABORATÓRIO 1. Numa das aulas de laboratório procedeu-se à realização do ensaio de tracção uniaxial num provete plano (chapa). a) A fractura em provetes planos de materiais dúcteis.$

4 III. LABORATÓRIO 1. Numa das aulas de laboratório procedeu-se à realização do ensaio de tracção uniaxial num provete plano (chapa). a) A fractura em provetes planos de materiais dúcteis... (complete escolhendo apenas uma afirmação) a1) tal como nos provetes cilíndricos, é geralmente antecedida pelo aparecimento de uma instabilidade na força, seguida pela formação de uma estricção. a2) ao contrário dos provetes cilíndricos, não é antecedida pelo aparecimento de uma instabilidade na força, na medida em que ocorre estricção difusa. a3) ao contrário dos provetes cilíndricos, não é antecedida pelo aparecimento de uma instabilidade na força, na medida em que ocorre estricção localizada. b) A figura que se apresenta a seguir apresenta um provete de tracção uniaxial plano que durante o ensaio apenas apresenta um tipo de estricção (escolha apenas uma opção). b1) Estricção difusa. b2) Estricção localizada.

5 1º TESTE DE TECNOLOGIA MECÂNICA Mestrado Integrado em Engenharia Mecânica 4 de Maio de 2009 ESTA FOLHA DEVE SER ENTREGUE AO DOCENTE NO FINAL DA PROVA Nome: Número: Curso: Grupo-questão Respondi (Sim/Não) Grupo-questão Respondi (Sim/Não) I-1a I-1b I-2a I-2b I-2c I-2d I-2e I-2f II-1a II-1b II-1c II-1d II-2 III-1a III-1b INFORMAÇÕES 1. Todas as folhas de prova devem ser identificadas com o número e nome do aluno. 2. As respostas a cada grupo devem ser apresentadas em folhas separadas. 3. A duração da prova é de 2h 00m. 4. Os alunos podem utilizar o formulário que se encontra disponível na página Internet da disciplina. Não são permitidas alterações ou modificações ao conteúdo deste formulário. 5. As cotações dos grupos e questões são as seguintes: Grupo-questão Classificação Grupo-questão Classificação I-1a 1 (ou -0.5) II-1a 1.5 I-1b 1 (ou -0.5) II-1b 1 I-2a 1 II-1c 2 I-2b 1 II-1d 1 I-2c 1.5 II (ou -0.75) I-2d 2 III-1a 1 (ou -0.5) I-2e 1.5 III-1b 1 (ou -0.5) I-2f 2

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