Processo Seletivo 2018

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1 Processo Seletivo 2018 Candidato Nº OBS: O candidato deve preencher apenas o número que está na lista de presença do processo seletivo. Se ocorrer algum outro tipo de marcação na prova que identifique o candidato o mesmo será desclassificado do processo seletivo. ETAPA 1 Questões Objetivas As seis questões OBJETIVAS abaixo devem ser respondidas por todos os candidatos que concorrem a uma vaga no processo seletivo no Programa de Pós-graduação em Engenharia Mecânica - PPMEC. Cada questão tem o valor de 1,0 (um) ponto. Todas as respostas devem ser assinaladas a caneta. Serão anuladas as questões rasuradas, com mais de uma opção assinalada e/ou as que gerem dúvidas para correção. 1- Os metais, quando puros (ou praticamente puros) apresentam alta ductilidade. Por causa disso, diversas estratégias são realizadas no intuito de deixá-los mais resistentes, como adição de elementos de liga, processamentos mecânicos e processamentos térmicos. Com respeito a essas estratégias, avalie as afirmações abaixo: I- Os tratamentos térmicos, apesar de agirem muitas vezes para aumentar a resistência de um aço, como no caso das têmperas, também podem servir para aumentar a ductilidade (diminuindo a resistência), como no caso da esferoidização, que forma cementita globulizada. II- A formação de ligas metálicas, através da adição de elementos de liga, pode aumentar a resistência das mesmas ou por solução sólida, onde os átomos desses defeitos tendem a se aproximar das discordâncias, diminuindo as tensões ao redor delas e dificultando o movimento das mesmas, ou formando outras fases, como precipitados, que dificultam o movimento das discordâncias. III- Os processos de conformação, através de deformação plástica também servem para aumentar a resistência de um material. Quanto maior o encruamento, maior a tendência de aumento de resistência. Dentre esses processos se destacam a laminação, extrusão, forjamento e trefilação, os quais proporcionam maiores resistências aos materiais quando feitos em alta temperatura. IV- Nos aços, existem várias transformações a partir da austenita, que pode se transformar, por exemplo, em martensita, bainita ou perlita, gerando vários tratamentos térmicos possíveis e diferentes propriedades mecânicas. Em ligas não ferrosas não existem tantas possibilidades. Para as ligas de alumínio, por exemplo, um dos tratamentos térmicos mais utilizados é o de solubilização, seguido de têmpera e envelhecimento, promovendo o aumento de resistência por precipitação. Dessa forma, pode-se afirmar que: a) Todas as afirmações estão corretas; b) Estão corretas as afirmações I e II; c) Estão corretas as afirmações I, II e IV; d) Estão corretas as afirmações II e IV; e) Estão corretas as afirmações I e III.

2 2- Comparando cerâmicas e metais, que são duas classes importantes de materiais, avalie as afirmações abaixo: I- Devido às ligações químicas fortes predominantes (metálicas em metais e iônicas na maioria das cerâmicas) essas classes de materiais possuem alta rigidez, ou seja, altos módulos de elasticidade. II- Muitas cerâmicas apresentam estruturas cristalinas, assim como a maioria dos metais. Nos metais, defeitos nessas estruturas, como as discordâncias, permitem a deformação plástica. Nas cerâmicas, apesar de haver discordâncias, o fato das ligações iônicas serem mais direcionais, dificulta o movimento das mesmas, o que faz com que esses materiais tenham a tendência de fratura frágil quando solicitados em tração. III- O fato de nos metais haver elétrons livres, provenientes da ligação metálica, faz com que essa classe de materiais seja mais susceptível a corrosão do que as cerâmicas. No entanto, o processo de oxidação/corrosão pode formar camadas passivas (protetoras) que protegem esses materiais, diminuindo a taxa de corrosão dos mesmos, como ocorre para ligas de alumínio e aços inoxidáveis. IV- As cerâmicas têm a tendência de serem mais duras que os metais, o que, apesar da fragilidade, as faz se tornarem interessantes para aplicações onde a resistência ao desgaste seja importante. Dessa forma, pode-se afirmar que: a) Todas as afirmações estão corretas; b) Estão corretas as afirmações I, III e IV; c) Estão corretas as afirmações I, II e IV; d) Estão corretas as afirmações II e III; e) Somente a afirmação IV está correta. 3- Na usinagem de uma peça de aço SAE 4340, são empregadas duas ferramentas de metal duro código TNMG e classificadas pela norma ISO como classe P. As ferramentas trabalham isoladamente e executam operações distintas de torneamento na peça. A ferramenta número 1 é da classe P30 e, atualmente, apresenta desgaste excessivo. Por outro lado, a ferramenta número 2 é da classe P10 e estão ocorrendo quebras com frequência, pois tem no seu trajeto de corte existe um rasgo de chaveta. Existe a necessidade de alteração no processo com o foco na troca de ferramentas. Dessa forma, quais alterações você faria com intuito de sanar os problemas apresentados? a) Ferramenta 1, alterar para classe P40; ferramenta 2 alterar para classe P40; b) Ferramenta 1, alterar para classe P10; ferramenta 2 alterar para classe P05; c) Ferramenta 1, alterar para classe P10; ferramenta 2 alterar para classe P30; d) Ferramenta 1, alterar para classe P40; ferramenta 2 alterar para classe P30; e) Ferramenta 1, alterar para classe P40; ferramenta 2 alterar para classe P10.

3 4- Laminação é um processo de conformação mecânica que consiste em modificar a seção transversal de um metal na forma de barra, lingote, placa, barra redonda, tira, etc., pela sua passagem entre dois cilindros paralelos girando em sentidos opostos, com a mesma velocidade inicial. Pode-se dizer que todas as características observadas abaixo (itens I, II e III) ocorrem tanto na laminação realizada a quente para as operações de desbaste em que ocorrem grandes reduções de seção, quanto na laminação a frio que permite o controle da espessura e da qualidade superficial do produto. I - Chapas metálicas são produtos que normalmente apresentam-se largos, com comprimento reduzido e elevada espessura. II - É um processo contínuo realizado em equipamentos que permitam a redução sucessiva da espessura pela aproximação das ferramentas. III - A mecânica do processo deve ser simples e as velocidades de produção elevadas. Assim, pode-se afirmar que: a) Apenas a opção I está correta; b) Apenas a opção II está correta; c) As opções I e II são corretas; d) As opções II e III estão corretas; e) As opções I, II e III estão corretas. 5- Uma vara de 10mm de diâmetro de liga de alumínio 3003-H14 está sujeita a uma carga de tração de 6kN. Sabendo-se que o módulo de elasticidade do material é de 70GPa, a tensão no limite de escoamento de 145MPa, a tensão máxima de 150MPa, e o coeficiente de Poisson de 0,33, calcule: (a) a tensão de engenharia; (b) a deformação a tração. Além disso, considerando a vara sob esforços compressivos de 6kN, calcule: (c) a deformação para o diâmetro da vara. Dessa forma, assinale abaixo a resposta verdadeira, levando em consideração as respostas na sequência (a), (b) e (c). ( ) 19,1 MPa; +3,6 x10-4 ; -3,6 x10-4 ; ( ) 19,1 GPa; -0,36; +0,36; ( ) 76,4 GPa; -3,6 x10-4 ; +3,6 x10-4 ; ( ) 76,4 MPa; +0,36; -0,36; ( ) Nenhuma das respostas anteriores.

4 6- A viga simplesmente apoiada tem a área de seção transversal mostrada na Figura. As tensões normais em módulo que agem nos pontos B e D da seção transversal I são, respectivamente: ( ) 11,2 MPa e 12,7 MPa; ( ) 12,7 MPa e 11,2 MPa; ( ) 11,2 GPa e 12,7 MPa; ( ) 12,7 GPa e 11,2 MPa; ( ) 11,2 GPa e 12,7 GPa.

5 ETAPA 2 Questões Dissertativas As três questões abaixo compõem o grupo de questões DISSERTATIVAS. O valor da questão dissertativa é de 4 (quatro) pontos. O candidato DEVERÁ resolver somente a questão dissertativa da linha de pesquisa escolhida. O candidato que resolver a questão fora da linha de pesquisa escolhida ou responder mais de uma questão terá sua questão anulada. Linha de Pesquisa: Análise Estrutural A análise estrutural é a determinação dos efeitos de cargas sobre estruturas físicas e seus componentes. As estruturas submetidas a este tipo de análise incluem todas aquelas que devem resistir a cargas, tais como edifícios, pontes, veículos, máquinas, móveis, roupas, camadas do solo, próteses e tecidos biológicos. A análise estrutural incorpora os campos da mecânica aplicada, ciência dos materiais e matemática aplicada, a fim de calcular a deformação da estrutura, bem como as forças internas, tensão, reações de apoio, acelerações e estabilidade. Dentre os possíveis fenômenos de carregamento, a flambagem deve ser considerada em diversos projetos de engenharia. (a) Defina o carregamento de flambagem; (b) discuta os fatores que mais influenciam neste efeito; (c) descreva a equação de flambagem em colunas com apoios de pinos e discuta seus parâmetros; (d) dê um exemplo estrutural de engenharia em que a flambagem deve ser levada em conta. OBS: Desenhos esquemáticos e expressões matemáticas podem ser utilizados nesta questão

6 Linha de Pesquisa: Caracterização e Propriedade Mecânica dos Materiais Um aço ao carbono, 1040, foi considerado para uma aplicação. Após a sua utilização, foi detectado um desgaste excessivo do componente. Dessa maneira, foi pensado em se realizar um processo de cementação, a 1000 o C, em uma atmosfera que tem uma concentração de carbono quatro vezes maior do que a concentração de carbono inicial do aço. Dessa maneira, espera-se aumentar a porcentagem de carbono na superfície do material numa nova peça e minimizar o problema de desgaste. Sabendo isso, determine: a) Antes do processo de cementação; as porcentagens de ferrita, cementita e perlita no aço 1040 logo abaixo da temperatura de 727 o C; b) Na temperatura logo acima de 727 o C; também para o aço 1040 antes de sofrer a cementação, as fases presentes e as composições químicas dessas fases; c) O tempo necessário de cementação, na temperatura proposta, para a quantidade de carbono dobrar em relação à concentração inicial presente no aço, numa distância de 0,3 mm da superfície. Dados: D 0=6,2x10-7 m 2 /s, Q=80kJ/mol, R=8,314J/mol.K. Formulário:

7 Linha de Pesquisa: Processos de Transformação Metal- Mecânico Produtos trefilados são amplamente usados no mercado industrial pois apresentam uma vasta aplicação. Sabe-se que a trefilação é um processo de conformação mecânica em que o material, por esforço compressivo, é forçado a passar através do orifício de uma matriz sob alta pressão, de modo que a sua seção transversal é reduzida. Geralmente, fios de arame farpado, fios de cobre de conexões elétricas, arames recozidos usados na indústria civil, entre outros, estão entre os principais produtos fabricados pelo processo de trefilação. Portanto, considerando o processo de trefilação; justifique por que na trefilação a frio de fios é mais adequado o uso de diversos passes com pequenas reduções de seção por passe do que um pequeno número de passes com grandes reduções por passe.