PROPRIEDADES ELTRICAS, TRMICAS, PTICAS E MAGNTICAS DOS MATERIAIS

Prof.: M.Sc. Antonio Fernando de Carvalho MotaEngenheiro Mecnico e MetalrgicoCINCIA DOS MATERIAIS - CALLISTERCapitulo 6 / Propriedades Mecnicas dos MetaisEXERCCIOS ENSAIO DE TRAO

Estrico

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APLICAES

APLICAO

RESPOSTAS

RESPOSTAS

RESPOSTAS

RESPOSTAS

RESPOSTAS

O mtodo grfico o mais preciso e utilizado para o calculo do alongamento?A(%) = 100(lf lo)/loDEVER DE CASA

e) Deformao elstica e plstica para a tenso de 1300MPa

Ensaio de trao - Aplicao EXEMPLO 1: Um ensaio de trao foi realizado em um corpo de prova com um dimetro original de 12,77mm e um comprimento nominal de 50,8.mm. Construir o diagrama tenso x deformao e determinar aproximadamente: (a) o mdulo de elasticidade; (b) a tenso de escoamento; (c) a tenso ltima (limite de resistncia trao)(d) a tenso de ruptura.12Fonte: Resistncia dos MateriaisProf. Alfonso Pappalardo Jr.Resultados experimentais (dados)13

Clula de carga x extensmetro

Ensaio de trao grfico x 14

Tenso x deformaoEnsaio de trao grfico x 15 (a) Clculo do Mdulo de elasticidade Ept1 = 87 = 174000 MPa 174GPa 0,0005 E pt2 = 226 = 173846 MPa 174GPa 0,0013

Ensaio de trao grfico x (b) Tenso de escoamento (limite de escoamento convencional a 0,2%)y 325 MPa

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Ensaio de trao grfico x (c) Tenso ltima (limite de resistncia trao)u = 503MPa(d) Tenso de rupturaR = 458MPa

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CLCULOS NO VERGALHO CONSTRUO CIVIL:A E SO18

Mtodo para determinao do valor de L para o alongamentoVergalho de construo civil: = 7,85kg/dm3 = 7,85g/cm3 = 7.85t/m3So (mm2) = Peso (g) x 103 comprimento (mm) 7,85kg/dm3[So ] = [ Peso (g) x 103 ] = [mm2] comprimento (mm) 7,85x103g/106mm3

Exemplo de relatrio de ensaio de trao19

= F / S0 DIMENSIONAMENTOadm = Tenso admissvel (que se admite possvel)PARA ESTRUTURAS METLICAS:ABNT-NBR-8800 Clculo e execuo de estruturas de aoadm = LE/CS, onde CS (coeficiente de segurana) vale 1,7adm = LE/1,7 trabalho adm

20

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Para Vasos de Presso, cdigo ASME-American Society of Mechenical Engineens, materiais dcteis e temperaturas dentro da faixa de fluncia

Temp. de trabalho Temp. de fuso do material, o menor dos seguintes valores: LR/4 LE/1,6 Tenso que causa uma deformao de 1% em 100.000 h

Turbina a vaporEsferaTENSO ADMISSVEL21DETERMINAO DAS PROPRIEDADES MECNICAS TRAO DE MATERIAIS METALICOS NBR- 6152 22NA PRTICAINGLSNBR- 6152Deslocamento (l)-Alongamento Deformao(l/l0) Deformation

Alongamento PercentualAlongamento (A)ElongationAlongamento Percentual aps a rupturaLimite de Escoamento (LE) ou rYield StrengthLimite de EscoamentoLimite de Resistncia (LR) ou tTensile StrengthLimite de Resistncia Trao

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2 LISTA DE XERCCIOS ENSAIOS MECNICOS1) Ao ensaiar uma barra de alumnio de 22 mm de dimetro, cujo r presumido de aproximadamente 25 kg/mm2, qual a escala da mquina que se deve usar? Suponha uma mquina de trao com capacidade de 50 tf e com escalas de 5, 10, 25 e 50 tf.

23232) Um corpo de prova de ao de baixo carbono recozido de 10,02 mm de dimetro na parte til tem alongamento em 50 mm igual a 31% e estrico de 55%. Qual foi a leitura do paqumetro para a determinao do alongamento (A) e da estrico () desse ensaio de trao?24243) Uma barra de ao e uma barra de alumnio suportam uma fora de 453 kg. Se a rea da seo transversal da barra de ao de 645 mm2. Qual deve ser a rea da seo transversal da barra de alumnio para que a deformao elstica seja igual em ambos?Dados: Eao = 21.000 kg/mm2 e Ealumnio = 7.500 kg/mm2.

25FFAlumnio Ao 254) As duas barras abaixo so submetidas a F = 30.000kg, sofrendo o mesmo alongamento. As reas de suas sees transversais so iguais. Qual parte da carga suportada pelo Cu e qual pelo Al? Dados: ECu=11000kg/mm2; EAl = 7000kg/mm2.

5) Os dois arames esto interligados em A. Se a carga P provocar o deslocamento vertical de 3 mm ao ponto A, qual ser a deformao normal provocada em cada arame?

6) Um corpo de prova de ao recozido para trao (E = 30x106 lbf/pol2) possui um dimetro mnimo de 0,505 pol e comprimento inicial de 2 pol. A carga mxima alcanada em 15.000 lbf e a fratura ocorre em 10.000 lbf.Qual a resistncia trao?Por que a fratura ocorre a uma carga menor de que a carga mxima?Qual a deformao quando se aplica uma tenso de 15.000 lbf/pol2?

28287. Traar as curvas de escoamento idealizadas abaixo: a- Material plstico rgido ideal. b- Material plstico ideal com regio elstica. c- Material apresentando encruamento linear. d- Material elstico-plstico com encruamento.

29298. Um material de um componente de avio foi submetido a um ensaio de trao cujo registro grfico est representado abaixo. O dimetro inicial do corpo de prova (D0) era de 14 mm e o comprimento de base do transdutor (l0) era de 70 mm. O dimetro final da de estrico (Df) foi 12 mm.Determine o limite de escoamento do material.Calcule o limite de resistncia trao.Determine o mdulo de elasticidade.Determine a componente elstica e plstica da deformao para uma fora de 5.250 kgf.

303031

31

SOLUO: 65,8

32

9,833

3,05,0

mm234

3850-38 = 12 mm35

3850-38 = 12 mm

mmmm

369) Foi realizado um teste de tenso em um corpo de prova de ao com dimetro original de 12,5 mm e comprimento de referncia de 50 mm. Os dados esto relacionados na tabela. Construir o diagrama tenso-deformao e determinar aproximadamente o mdulo de elasticidade, o limite de resistncia e a tenso de ruptura. Usar as escalas de 20 mm = 50 MPa e 20 mm = 0,05 mm/mm. Detalhar a regio linear-elstica usando a mesma escala de tenso, porm com escala de 20 mm = 0,001 mm/mm para a deformao.

10) Uma placa retangular deformada conforme indicado pela forma tracejada mostrada na figura. Considerando que na configurao deformada as linhas horizontais da placa permaneam horizontais e no variem seu comprimento,determine (a) a deformao normal mdia ao longo do lado AB e (b) a deformao por cisalhamento mdia da placa relativa aos eixos x e y.

11) Uma fora que atua no cabo da alavanca mostrada na figura provoca uma rotao de = 0,002 rad na alavanca no sentido horrio. Determinar a deformao normal mdia desenvolvida no arame BC.

12) A viga rgida est apoiada por um pino em A e pelos arames BD e CE. Se a carga P na viga for deslocada 10 mm para baixo, qual ser a deformao normal desenvolvida nos arames CE e BD?

VESTIBULAR DO ITA 2014 - FSICA

COMPLEMENTAO

COEFICIENTE DE POISONTENSO DEFORMAO VERDADEIRAENSAIO DE DUREZACoeficiente de Poisson, Qualquer elongao ou contrao de uma estrutura cristalina em uma direo, causada por uma tenso, produz uma modificao na dimenso perpendicular (lateral), como mostra a figura abaixo. A relao entre a deformao lateral x e a deformao longitudinal y chamada de coeficiente de Poisson: = - ex / ey

Mdulo de Elasticidade na temperatura ambienteObs: A direo cristalina influencia no mdulo de elasticidade do material.Os materiais no so isotrpicos em relao ao mdulo de elasticidade. Porexemplo, o ferro tem um mdulo de elasticidade variando de 272.000 MPa na direo [111] a 125.000 MPa na direo [100]. O conhecido valor de E=210.000 MPa , na verdade, um valor mdio, pois o material policristalino.Isotrpico: a propriedade especificada igual em qualquer direo.Anisotrpico: a propriedade especificada varia conforme a direo

ENSAIOS MECNICOS ORIENTAO DOS CORPOS DE PROVAEm materiais deformados termomecanicamente (laminao, forjamento, extruso, etc...) as propriedades mecnicas variam de acordo com a direo, isto se chama ANISOTROPIA.Por este motivo importante a direo que extrado o corpo de prova

2 mChapa de ao carbonolaminadaDL1 m46ENSAIOS MECNICOSORIENTAO DOS CORPOS DE PROVACORPO DE PROVA LONGITUDINALO EIXO LONGITUDINAL (EL) DO CORPO DE PROVA PARALELO DIREO DE LAMINAO

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ENSAIOS MECNICOSORIENTAO DOS CORPOS DE PROVACORPO DE PROVA TRANSVERSALO eixo longitudinal (EL) do corpo de prova ortogonal direo de laminao48Ensaio de Trao Real

Fig. 4

Considerando o volume constante49DEFORMAOALONGAMENTO ESPECFICO (ABNT)

TENSO CONVENCIONAL X TENSO VERDADEIRA

TENSO E DEFORMAO REAL52

TENSO VERDADEIRA E DEFORMAO VERDADEIRAConsiderando sempre a rea inicial para o clculo de tenso, ocorre um erro devido mudana do valor da rea na regio plstica, em especial aps o fenmeno de estrico,A tenso real deveria ser calculada atravs da seguinte equao:

Diagrama tenso x deformao mostrando as curvas s x e e sv x ev e o fenmeno de estrico (formao de um pescoo no corpo de prova) na mxima tenso.Pode-se utilizar o seguinte modelo que caracteriza a regio plstica do material:

onde K e n so constantes que dependem do tipo de material e da histria termomecnica

VAMOS PENSAR UM POUCO!

REFLEXO: O ENSAIO DE TRAO CARO E DESTRUTVEL, O QUE FAZER? ESCALA DE MOHS

ENSAIO DE DUREZAA palavra dureza pode ter vrios significados: Na Metalurgia considera-se dureza como a resistncia deformao plstica permanente; Na Mecnica a resistncia penetrao de um material duro no outro.O primeiro mtodo padronizado de ensaio de dureza foi baseado no processo de riscagem de minerais padres, desenvolvido por Mohs, em 1822.

DUREZAn

Inconvenincia da escala de Mohs A maioria dos metais apresenta durezas Mohs 4 e 8, e pequenas diferenas de dureza no so acusadas por este mtodo. Por exemplo, um ao dctil corresponde a uma dureza de 6 Mohs, a mesma dureza Mohs de um ao temperado.Ensaio de dureza Brinell (Hardness Brinell: HB)(1900, J. A. Brinell). Existe uma relao entre os valores obtidos no ensaio e os resultados de resistncia trao.Consiste em comprimir lentamente uma esfera de ao temperado, de dimetro D, sobre uma superfcie plana, polida e limpa de um metal, por meio de uma carga F, durante um tempo t, produzindo uma calota esfrica de dimetro d.P = prof. de impresso (da colota)n

ENSAIO DE DUREZA

ENSAIO DE DUREZA BRINELL

BrinellRockwellVickersTIPOS DE DUREZA

A dureza Brinell (HB) a relao entre a carga aplicada (F) e a rea da calota esfrica impressa no material ensaiado (Ac).

Ac = .D. p

Muito pequeno, difcil medio

EXEMPLO: Uma amostra foi submetida a um ensaio de dureza Brinell no qual se usou uma esfera de 2,5 mm de dimetro e aplicou-se uma carga de 187,5 kgf. As medidas dos dimetros de impresso foram de 1 mm. Qual a dureza do material ensaiado?

nOs clculos anteriores so dispensveis, se voc dispuser de uma tabela apropriada.

nO ensaio padronizado, proposto por Brinell, realizado com carga de 3.000 kgf e esfera de 10 mm de dimetro, de ao temperado. Porm, usando cargas e esferas diferentes, possvel chegar ao mesmo valor de dureza, desde que se observem algumas condies:

F (CARGA) 0,25.D < d < 0,5.D , ideal d = 0,375.D

Para obter o dimetro de impresso dentro do intervalo anterior, deve-se manter constante a relao entre a carga (F) e o dimetro ao quadrado da esfera do penetrador (D2), ou seja, a relao

Fator de cargaPara padronizar o ensaio, fatores de carga foram fixados. O quadro a seguir mostra os principais fatores de carga utilizados e as respectivas faixas de dureza e indicaes do material.n

Fatores de carga padronizados de acordo com a faixa de dureza e o tipo de material.O dimetro da esfera determinado em funo da espessura do corpo de prova ensaiado. No caso da norma brasileira, a espessura mnima do material ensaiado deve ser 17 vezes a profundidade da calota.O quadro a seguir mostra os dimetros de esfera mais usados e os valores de carga para cada caso, em funo do fator de carga escolhido.

nDUREZA PORTTIL- OPERAO65

65CLCULO DA DUREZA PORTTIL BRINELLHB2 = Dureza desejada do corpo de provaHB1 = Dureza da barra padrod2 = Dimetro da impresso do corpo de provad1 = Dimetro da impresso da barra padro66 2 F HB2 = D ( D - D2 d22 ) HB1 2 F D ( D - D2 d12 ) HB2 = d1 HB1 d22HB2 = d12HB1 d2266RELAO ENTRE DUREZA E LIMITE DE RESISTNCIA**LR = 0,36 HB0,36 p/ aos doce0,34 p/ aos carbono temperado0,33 p/ aos liga temperado0,52 p/ cobre recozido

*Dureza Brinell (N/mm2)Limite de Resistncia (N/mm2)*********67DEVER DE CASADetermine a dureza e a resistncia trao de um corpo de prova medido com um durmetro porttil Brinell que forneceu os seguintes resultados:

Impresso na barra padro, d1 = 2,1 mm Impresso no corpo de prova, d2 = 1,8 mm Dureza na barra padro = 260 HB;

Relao Resistncia/Dureza: LR = 0,36 HB.69

DUROMETRO PORTTIL70

O durmetroEquotip 3 uma soluo porttil e verstil para testes de dureza, usando a tcnica de ricochete dinmica de Leeb, que foi inventada pela ProceqL = 1000 x Vrebote (repercusso) VimpactoENSAIO DE DUREZAO que representa a Dureza?

RESISTNCIA TRAO +LIMITE DE ESCOAMENTO +DUCTILDADE + OUTRASMANISFESTAOCOMBINADADUREZADUREZAEXCESSIVAPERDA DADUCTILIDADE71Representao esquemtica de uma pea de um metal puro indicando os diferentes nveis estruturais

Propriedades Mecnicas Microestrutura FIM