Propriedades dos materias2

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Propriedades dos materias2

  1. 1. Propriedades dos materiais sólidosPor serem as rocha formado de materiaissólidos, as propriedades dos corpossólidos devem ser estudadas de modo apermitir o conhecimento docomportamento dos locais deconstrução.
  2. 2. Conceito de tensão em um ponto Para que um corpo esteja em equilíbrio, qualquer de suas partes (corpo livre) deve estar em equilíbrio. Corpo submetido a um Corpo em equilíbrio sistema de forças devido a suas forças externas. internas.
  3. 3. Tensão em um ponto  ∆f  Tensão:σ = lim   ∆S →0 ∆S    ∆f n  Tensão Normal: σ = σ = lim  n ∆S →0 ∆S     ∆f t  Tensão Tangencial: σ t = τ = lim   ∆S →0 ∆S  Portanto, é possível verificar que o valor da tensãodepende da orientação do plano considerado.
  4. 4.  Unidade de tensão: unidade de força (N)/unidade de área (m2): Pascal: Pa = N/m2 Em engenharia: Pascal unidade muito pequena: usa-se megapascal: MPa 1 MPa =1N/mm2 =1000kN/m2 = 0,1kN/cm2 1MPa = 10 kgf/cm2 = 100 tf/m2
  5. 5. Resistência Capacidade de o material resistir a tensões Resistência: medida em ensaios padronizados para os diversos materiais
  6. 6. DeformaçãoA grandeza deformação é definida como ataxa de variação do deslocamento (u e v)em relação à coordenada espacial (x e/ouy Elemento plano sofrendo deformação
  7. 7. Relação Tensão x Deformação Lei constitutiva de um material: permite caracterização do comportamento de um sólido através de uma relação entre as grandezas tensão e deformação. Cada material apresenta comportamento de tensão x deformação diferente.
  8. 8. Comportamentos Tensão x Deformação
  9. 9. Módulo de ElasticidadeMódulo de elasticidade inicial: inclinação dotrecho inicial do diagrama tensão-deformação
  10. 10. Propriedades mecânicasElasticidade: É a propriedade queum corpo sólido apresenta de retornarà forma original após cessada aaplicação de carga que o deformou.Em um gráfico Tensão x Deformação, a elasticidade domaterial está evidenciada pela coincidência dos caminhos decarregamento e descarregamento.
  11. 11. ElasticidadeA maioria dos materiais sólidos tem umcomportamento misto, apresentandouma relação linear-elástica para baixosníveis de tensão e perdendo aelasticidade quando alcança tensõeselevadas. •Deformação elástica: recuperável quando cessada a tensão Curva tensão x deformação para um material com comportamento não-linear elástico
  12. 12. PlasticidadeÉ a propriedade que um corpo sólidoapresenta de se deformar, mudandosubstancialmente sua forma sem, noentanto, se romper •Deformação plástica: não recuperável (residual) Relação tensão x deformação para um material linear elástico perfeitamente plástico.
  13. 13. PlasticidadeVale ressaltar que existem materiaiscom comportamento plástico não-perfeito. Curva tensão x deformação para um material com comportamento não-linear com plastificação.
  14. 14. ResiliênciaÉ a quantidade de energia que o material podeabsorver e recuperar. Graficamente, é representadapela área sob a curva tensão x deformação no trechode descarregamento correspondente à absorção deenergia elástica. Representação gráfica da resiliência
  15. 15. TenacidadeÉ a quantidade de energia total (em regime elástico eplástico) que o material pode absorver.Graficamente,é representada pela área sob a curvatensão x deformação. Representação gráfica da tenacidade
  16. 16. Ductibilidade e MaleabilidadeEstão relacionados com a capacidade dedeformação plástica do material. Maleabilidade serefere à capacidade do material se deformar sem seromper, quando submetido a esforços decompressão, e a ductibilidade a esforços de tração.Todos os materiais dúcteis são maleáveis, mas nemtodos os materiais maleáveis são dúcteis. Isso ocorrepois o material maleável pode ter pouca resistência eromper facilmente quando submetido à esforços detração.
  17. 17. DuctilidadeEm termos práticos, a ductilidade éexpressa em termos do alongamentopercentual em um ensaio de tração até aruptura.Alongamento percentual em um ensaio de tração: ε = (Lu-Lo)/Lo x100
  18. 18. Ductilidade Numa curva tensão x deformação, em tração, a ductibilidade é medida pelo nível de deformação na ruptura. Ex: aço: 8% a 20 % concreto: 0,3%-0,4%Parâmetro de ductibilidade numa curva tensão x deformação
  19. 19. material dúctilrompe com grandesdeformações: Granito,calcáreo, fibrasgrandes deformações paraconstruções: mais de 1 %Materiais dúcteis: desejáveispara a Engenharia=>dão pré-aviso da ruptura
  20. 20. material frágil- rompe com pequenas deformações- ruptura sem aviso prévio: cerâmicas, vidro, mica.
  21. 21.  Material dúctil: rompe com grandes deformações (dá um pré-aviso da ruptura) aço Material frágil: rompe com pequenas deformações (rompe bruscamente, sem pré-aviso) concreto simples
  22. 22. FluênciaÉ o aumento contínuo de deformaçãoao longo do tempo, com o materialsubmetido a um estado constante detensão. Curva deformação x tempo representativa da fluência
  23. 23. Fadiga Diminuição da resistência de ummaterial quando submetido a tensõescíclicas. Tensão ao longo do tempo num ensaio de fadiga Importante em pontes, estruturas industriais etc
  24. 24. FadigaSe a tensão for reduzida, o materialsuporta um número maior de ciclos atéum ponto limite, dito limite de fadiga,onde o material suportaria,teoricamente, um número infinito deciclos. Curva resistência x nº de ciclos num ensaio de fadiga
  25. 25. DurezaCapacidade de um material resistir à abrasãosuperficial, ou seja, é a resistência que omaterial oferece ao ser riscado.A dureza relativa dos materiais é constatadaatravés da escala de Mooh. Equipamento para corte de concreto: extremidade com diamante
  26. 26. Propriedades físicas Peso específicoÉ a relação entre o peso e o volume daamostra do material peso pe = volume Massa específica É a relação entre a massa e o volume da amostra do material. massa me = volume
  27. 27. DensidadeÉ a relação entre a massa da amostrae a massa do mesmo volume de águadestilada a 4º C.Ex. aço: 7,85 concreto: 2,3 a 2,4
  28. 28. Conductibilidade térmicaÉ a capacidade do material de permitir apropagação de calor através de seu meio.Esta capacidade é medida através de umcoeficiente de conductibilidade térmica K. Fluxo de calor através de uma parede
  29. 29. desejável: menor conductibilidade térmica: terra => melhor que concreto!Estudo do comportamento térmico deparedes de terra crua (UFGG)
  30. 30. Conductibilidade elétrica:É a capacidade que o material tem de permitir queseus elétrons de valência (elétrons do nível de energiamais externo do átomo) se desloquem e tornem-selivres.Os materiais podem ser de 3 tipos:  Supercondutores: Permitem o fluxo de corrente elétrica quase que indefinidamente.  Isolantes: Os elétrons de valência estão firmemente retidos em orbitais fixos.  Semicondutores: Onde a condução elétrica é devido ao fluxo combinado de elétrons de valência e íons positivos.

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