Propriedades mecânicas materiais

Propriedades Mecânicas dos Materiais
• Formas de carregamento externo:
Tração
Compressão
Cisalhamento
Torção

• Teste de tração:
Célula de
carga
Corpo de
prova
Extensômetro
Detalhe do início da
estricção do
material
Gráfico de  x  do
material ensaiado

• Gráfico de tensão vs. deformação ( x ):
Fratura
Fratura

• Comportamento  x :
elástica plástica
tensão
deformação
• Deformação elástica: é reversível, ou
seja, quando a carga é retirada, o material
volta às suas dimensões originais;
 átomos se movem, mas não ocupam
novas posições na rede cristalina;
 numa curva de  x , a região elástica é
a parte linear inicial do gráfico.
• Deformação plástica: é irreversível, ou
seja, quando a cargá é retirada, o material
não recupera suas dimensões originais;
 átomos se deslocam para novas posições
em relação uns aos outros.

• Comportamento  x  - Deformação Elástica:
 Em um teste de tração, se a deformação observada no material for do tipo elástica, então
a relação entre a tensão e a deformação é dada pela lei de Hook:  = E. ;
 E é o módulo de Young, ou módulo de elasticidade, e tem as mesmas unidades de
, N/m2.
Descarga
Coeficiente angular = E
Carga
tensão
deformação
Para deformações por
cisalhamento a relação é
equivalente:  = G., onde
G = módulo de cisalhamento.

• Aneslaticidade: Para a maioria dos materiais de engenharia, existirá uma
componente de deformação elástica que é dependente do tempo;
 A deformação elástica continuará após a aplicação da tensão e após o alívio da carga,
passará um intervalo de tempo finito até que o material recupere sua forma original.
Para alguns materiais, a porção inicial
da curva tensão vs. deformação não
é linear, sendo necessário o uso de
outros métodos para a determinação
do seu módulo de elasticidade.

• Módulo de elasticidade: fatores influentes
 temperatura.

• Coeficiente de Poisson (): definido como sendo a razão entre as deformações
lateral e axial.
O coeficiente de Poisson pode ser usado para
estabelecer uma relação entre o módulo de
elasticidade e o módulo de cisalhamento de um
material.

• Módulos de elasticidade, de cisalhamento e coeficientes de Poisson para várias ligas
metálicas à temperatura ambiente.

• Deformação Plástica:
 tensão e deformação não são proporcionais;
 a deformação não é reversível;
 a deformação ocorre pela quebra e rearranjo das ligações atômicas (em materiais
cristalinos, pelo movimento das discordâncias).
fratura
Corpo
de
prova
padrão
Deformação
elástica
Deformação
plástica
uniforme
estricção

• Tipos de material e as curvas de  x 
tensão
tensão
tensão
deformação deformação deformação

• Propriedades de tração: Escoamento e limite de escoamento:
 o escoamento indica o início da deformação plástica do material.
elástica plástica
deformação
Limite superior de
escoamento
Limite inferior de
escoamento
deformação
tensão
tensão

• Propriedades de tração: Escoamento e limite de escoamento
elástica plástica
deformação
tensão
 y é determinado pelo método de pré-
deformação específica, geralmente de
0,002; ou seja, é a tensão capaz de
causar uma deformação permanente de
0,2% no material;
 O ponto de escoamento (P), também
chamado limite de proporcionalidade
corresponde à posição na curva onde a
condição de linearidade termina, ou seja,
onde a lei de Hook deixa de valer.

• Propriedades de tração: Ductilidade
 é o grau de deformação plástica suportado até a fratura do material;
 pode ser medida pelo alongamento percentual ou pela redução de área percentual.
tensão
deformação
frágil
dúctil
Alongamento percentual:
AL % = [(lf – l0)/l0]/x100
Redução de área percentual
RA % = [(A0 – Af)/A0]/x100

• Propriedades mecânicas típicas de vários metais e ligas em um estado recozido.
MPa
10
3
psi
deformação
Comportamento  x  do
ferro com a temperatura.

• Propriedades de tração: Resiliência:
 capacidade de um material estocar energia quando deformado elasticamente e depois de
aliviada a carga, ter essa energia recuperada.
 o módulo de resiliência Ur representa a energia de deformação por volume necessária para
tensionar um material de um estado sem carregamento até a sua tensão limite de
escoamento.
Na região elástica linear:
ou

• Deformação plástica: Tenacidade:
 representa uma medida da capacidade de um material absorver energia até a sua fratura;
 equivale a área sob a curva  x  até o ponto de fratura.
• O diagrama  x  de engenharia
tensão
deformação
No diagrama de engenharia
clássico de tensão vs.
deformação, teremos:
1- módulo de elasticidade;
2 – tensão de escoamento;
3 – limite de resistência à tração;
4 – ductilidade: 100x fratura
5 – tenacidade:  d
Tensão de fratura

• Diagrama real vs. Diagrama de engenharia
Tensão
(psi)
x10
3
Deformação(mm/mm) x10-2
Tensão real
fratura
fratura
Tensão de
engenharia
• Diagrama real  x  :
v = F/Ai
v = ln (li/l0)
• Se Vi = V0 :
v =  (1+ )
v = ln (1+ )
Onde os índices: i = instantâneo
0 = inicial

• Tensão e deformação reais:
– para alguns metais e ligas, a relação entre a tensão verdadeira e a deformação verdadeira,
até o ponto de estricção, pode ser aproximadamente dada pela relação:
tensão
deformação
verdadeira
engenharia
corrigida
v = K.v
n
K e n são constantes
que dependem da
condição do material
e são tabelados.

• Recuperação elástica durante uma deformação plástica
tensão
deformação
descarga
Reaplicação
da carga
Recuperação da
deformação elástica
Diagrama esquemático  x  em
tração, mostrando os fenômenos
de recuperação da deformação
elástica e encruamento. O limite
de escoamento inicial é designado
por y0; y1 é o limite de
elasticidade após a liberação da
carga no ponto D e depois sob
reaplicação da carga.

Propriedades mecânicas materiais

Recomendados

Recomendados

Mais conteúdo relacionado

Mais procurados

Mais procurados (20)

Semelhante a Propriedades mecânicas materiais

Semelhante a Propriedades mecânicas materiais (20)

Propriedades mecânicas materiais