Propriedades Básicas Dos Materias Telas
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marcio19977 -
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Propriedades MecnicasPropriedades Mecnicas resistncia trao e compresso;
resistncia a flexo transversal;
resistncia ao impacto;
resistncia fadiga, fluncia;
dureza;
plasticidade/ductilidade e tenacidade;
Propriedades QumicasPropriedades Qumicas resistncia corroso (h diversas formas);
resistncia oxidao, etc.
PROPRIEDADES BSICAS DOS MATERIAIS PROPRIEDADES BSICAS DOS MATERIAIS
-
Propriedades FsicasPropriedades Fsicas
Propriedades Eltricas (condutividade eltrica, resistividade eltrica, etc)
Propriedades Magnticas (permeabilidade magntica; fora coercitiva, induo magntica, etc.)
Propriedades Trmicas (condutividade trmica; dilatao trmica, etc)
Propriedades ticas (transparncia; ndice de refrao, etc.)
-
Par tribolgico
Propriedades TribolgicasPropriedades Tribolgicas
resistncia aos diversos tipos de desgaste (desgaste abrasivo, desgaste adesivo, desgaste erosivo, etc.);
coeficiente de atrito do material.
-
par tribolgico eixo-bucha
-
SELEO DOS MATERIAIS SELEO DOS MATERIAIS
A seleo depende das propriedades do materialA seleo depende das propriedades do material
Aplicao particular Aplicao particular pretendidapretendida
Conjunto de propriedades Conjunto de propriedades requerido pela aplicaorequerido pela aplicao
Seleo do material que atende ao Seleo do material que atende ao conjunto de propriedadesconjunto de propriedades
Seleo do processo de fabricaoSeleo do processo de fabricao
-
Para determinar as propriedades de um material so realizados enPara determinar as propriedades de um material so realizados ensaios saios especficos para a cada propriedade. O procedimento de cada ensaespecficos para a cada propriedade. O procedimento de cada ensaio io descrito em normais tcnicas nacionais e internacionais como:descrito em normais tcnicas nacionais e internacionais como:
ISO ISO International Standard Organization;International Standard Organization;
ABNTABNT-- AssociaoAssociao BrasileiraBrasileira de de NormasNormas TcnicasTcnicas; ;
DIN DIN -- Deutsche Deutsche IndustrieIndustrie NormenNormen; ;
ASTM ASTM American Society for Testing and MaterialsAmerican Society for Testing and Materials
MPIFMPIF-- Metal Powder Industry Federation, etc.Metal Powder Industry Federation, etc.
A geometria das amostras a serem ensaiadas (chamados corpos de A geometria das amostras a serem ensaiadas (chamados corpos de prova) e as condies tcnicas de conduo de cada ensaio so prova) e as condies tcnicas de conduo de cada ensaio so descritas nas normas tcnicas.descritas nas normas tcnicas.
Exemplo:Exemplo: Resistncia traoResistncia trao obtida atravs do chamado obtida atravs do chamado Ensaio de Trao (Ensaio de Trao (Tensile Test, ASTM Standards E 8 e E 8MTensile Test, ASTM Standards E 8 e E 8M) )
ENSAIOS PARA DETERMINAO DAS PROPRIEDADESENSAIOS PARA DETERMINAO DAS PROPRIEDADES
-
Esforo de trao Esforo de compresso
-
Esforo de cisalhamento Esforo de toro
-
L0
estrico
Lf
A0
corpo de provaantes do ensaio
corpo de provaaps ensaio
= F/A (N/mm2)
Propriedades mecnicasPropriedades mecnicas1) ENSAIO DE TRAO1) ENSAIO DE TRAO
-
Representao esquemtica de mquina de ensaio de trao
-
Devemos diferenciar entre:
tenso nominal ou tenso de engenhariatenso de engenharia
(engineering stress) = F/A= F/A00 [N/mm2]
tenso realtenso real (true stress) = F/A= F/A !"#$%
O conhecimento da tenso real mais interessante em estudos cientficos sobre comportamento mecnico e mecanismos de deformao envolvidos.
Na engenharia, para projetar estruturas e componentes mecnicos, utilizamos a tenso de engenharia.
Conceitos de Tenso e de deformaoConceitos de Tenso e de deformao
-
A deformaodeformao nominal ou de engenhariade engenharia (engineering strain)
no sentido do comprimento do corpo de prova dada por:
DeformaoDeformao
A deformao real (true strain) dado por:
onde L = comprimento instantneo e A = rea instantnea
L - L0 =L0
=LL0
= Lo
dLL = ln = lnLo
AoA =
Lo
LdLL = ln = lnLo
AoL
-
GrGrficosficos x x
e
t
t = resistncia trao
e = tenso de escoamento / limite elstico
Deformao mmmm
r
r = tenso de ruptura = A0F Nmm2
Comparar com Comparar com Curva realCurva real
-
Curva Curva tenstensoo real versus deformao em traoreal versus deformao em trao
real
&'
('
'
)*
-
Mdulo de Elasticidade O mdulo de elasticidade a inclinao da curva tenso versus deformao ( x ) na regio elstica.
uma propriedade muito importante pois representa a rigidez do material, isto , a sua resistncia deformao elstica. Valores do mdulo de elasticidade: Metais: varia entre 45 GPa (Mg) e 407 GPa (W); Cermica: entre 70 e 500 GPa e Diamante = 1000GPa Polmeros: entre 0,007 e 4 GPa.
(1GPa = 1000 (1GPa = 1000 MPaMPa = 1000 N/mm= 1000 N/mm22))
E =E = E =E = E =E =
-
MMdulo de Elasticidadedulo de Elasticidade
Le
t
Deformao mmmm
= A0F Nmm2
+,-
!
E =E = E =E = E =E =
-
./0/1 . 2 *''
034-5,
-
6
76
)
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-
= F/A
de compresso
de trao
6
76
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1
9$:9;
-
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6
'8-=
"-" 9>!
-
5
-
estrico
Lf
corpo de provaaps ensaio
EstricoEstrico
Chama-se de estrico o percentual de deformao
em rea no local onde se forma a estrico
(pescoo), isto ,
= Af A0
A0 =
Af A0A0
-
AlongamentoAlongamento
Chama-se de alongamento deformao plstica
total ocorrida no corpo de prova at a sua ruptura no
ensaio de trao.
uma propriedade do material que se relaciona com a sua uma propriedade do material que se relaciona com a sua
capacidade de deformarcapacidade de deformar--se plasticamente (sua plasticidade). se plasticamente (sua plasticidade).
Quanto mais dctil o material maior o seu alongamento.Quanto mais dctil o material maior o seu alongamento.
A =Lf Lo
Lo(aps ruptura)A =
Lf LoLo
(aps ruptura)
Alongamento a deformao plstica mxima na direo Alongamento a deformao plstica mxima na direo da aplicao da forada aplicao da fora
-
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+
+
'
#!$%#!$%&&'(!!%')!$#'*'(!!%')!$#'*++
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@0','''-',@0
-
34(A '*0
1;998(
(
-
TENSO DE ESCOAMENTO CONVENCIONADA TENSO DE ESCOAMENTO CONVENCIONADA ,-Quando no apresenta patamar de escoamento claramente definido define-se, por norma, como tenso de escoamento aquela tenso para a qual o material j apresenta 0,2% de deformao permanente e determina-se graficamente (ver figura).
Quando submetido a uma fora de trao o material sofre, inicialmente, apenas deformao elstica at ser alcanado o limite elstico; a partir deste ponto do ensaio comea a ocorrer, alm da elstica, a deformao plstica ou permanente.
LIMITE ELSTICO (LLIMITE ELSTICO (LEE) )
= el + pl
-
Tenso
Deformao
plelTenso
Deformao
plel
= el + pl
-
).#9
&'
9$C
0,2
-
As propriedades mecnicas de materiais polimricos podem ser
descritas usando-se, em parte, os mesmos conceitos ou termos
utilizados para materiais metlicos e cermicos.
A figura a seguir mostra a curva tenso X deformao tpica de
nylon (material polimrico).
Ensaio de trao de PolmerosEnsaio de trao de Polmeros
-
D )9
d
E+EF"E
(4,-4'047(D-'4*0"4*,@ @ 4 *0
-*475*G
D )H )#!,
D )H !! )
$!$!
-
-
(*
&'
r
(
I
Limite elstico
Deformao
( *
-
#
4* *@=6,,40,-4'0
8*-@'' *,@ @
Limite elstico
Deformao
*
-
Fratura de material frgil
Fratura de material dctil
Fratura de material tenaz
Aspecto da fratura de materiais
-
Tabela 1. Propriedades mecnicas de alguns materiais
390.0002100Tungstnio
35324.0001600 Molibdnio
0,3430107.000330 T240Titnio
0,3570110.000380 T152Bronze (92Cu+8Sn)
0,3568110.000303 T75Lato (70Cu+30Zn)
0,3545110.000220 T69Cobre (99,95)
0,3140207.000483 T138Nquel ( > 99 )
0,2745207.000260 T130Ferro puro
0,332569.00055 T17Alumnio (>99,5)
0,374876.000125 T55Prata
0,291445.000165 T41Magnsio
Coeficientede
Poisson
Alonga-mento
(%)
Mdulo de Elasticidade
[N/mm2]
Resistncia [N/mm2]
esc.[N/mm2]
MATERIAL
-
0,2069.00069 FVidro de Borosilicato
22.0003T, 8 F; 200C
Grafita
01.000.0005000 Com.Diamante
0,19470.000170 FCarbeto de Silcio
0,26370.000210 a 340 FAl2O3 sinterizado (5%poros)
2200-2600 FMetal duroWC+10 % Co
0,3030200.000483 T275Ao inox 410-Mart.
0,3060193.000515 T205Ao inox 310 aust.
0,3030207.000520 T350Ao 1040
Continuao Tabela 1
Coeficientede
Poisson
Alongamento
(%)
Mdulo de Elasticidade
[N/mm2]
Resistncia [N/mm2]
esc.[N/mm2]
MATERIAL
-
750-850
1,317-25Polisoprenovulcanizado
440-600
1,61,4 - 3,0Poliestireno vulcanizado
20-80210028-48ABS
60283082,7nylon 66
2-30280041PVC (cloreto de polivinila)
2,78960158Poliester
15-10083028Polietilieno de alta densidade
290.000340 FCarbeto de BoroSinterizado (HP)
Continuao Tabela 1
Coeficientede
Poisson
Alongamento
(%)
Mdulo de Elasticidade
[N/mm2]
Resistncia [N/mm2]
esc.[N/mm2]
MATERIAL
-
ENSAIO DE COMPRESSO
Fora F1 Fora F2 > F1 Fora F3 > F2
H1 H2 H3A1 A2 A3
Fora F1 Fora F2 > F1 Fora F3 > F2
H1 H2 H3A1 A2 A3
-
ENSAIO DE COMPRESSO
real
&'
(
''
e
-
Deformao em altura: altura = H /H0
Deformao em rea: A = A / A0
Coeficiente de Poisson: = x / z = .O coeficiente de Poisson a relao entre a
deformao elstica no sentido da aplicao da fora e a
deformao elstica perpendicular a esta direo.
Os valores do coeficiente de Poisson da maioria dos
materiais metlicos e cermicos encontram-se entre 0,26
e 0,35.
-
EXERCCIOS
1) Baseado no resultado do ensaio de trao apresentado
na figura a seguir, determinar:
a) Mdulo de elasticidade do material;
b) Resistncia do material ao escoamento;
c) Resistncia trao;
d) Alongamento.
-
0,2 0,4 0,6 1,0 2,0 (%)
[N/mm2]
100
200
300
400
500
600
700
-
E = = = = 150.000 N/mm2
300 N/mm2
0,002mm/mmE = = = = 150.000 N/mm2
300 N/mm2
0,002mm/mm
a) Mdulo de elasticidade do material
100
200
300
400
500
0,2 0,4 0,6 (%)
600
700
[N/mm2]
1,0 2,0
100
200
300
400
500
0,2 0,4 0,6 (%)
600
700
[N/mm2]
1,0 2,0
-
b) Resistncia do material ao escoamento
No caso, como no tem patamar de escoamento definido, utiliza-se o conceito de tenso de escoamento convencionada, ou seja, 0,2
0,2 = 475 N/mm2
100
200
300
400
500
0,2 0,4 0,6
0,2
(%)
600
700
[N/mm2]
1,0 2,0
100
200
300
400
500
0,2 0,4 0,6
0,2
(%)
600
700
[N/mm2]
1,0 2,0
-
c) Resistncia do material a trao
r = 625 N/mm2
100
200
300
400
500
0,2 0,4 0,6
r
(%)
600
700
[N/mm2]
1,0 2,0
100
200
300
400
500
0,2 0,4 0,6
r
(%)
600
700
[N/mm2]
1,0 2,0
-
d) Alongamento obtido no ensaio de trao
A = 1,8%
100
200
300
400
500
0,2 0,4 0,6 (%)
[N/mm2]
600
700
1,0 2,0
100
200
300
400
500
0,2 0,4 0,6 (%)
[N/mm2]
600
700
1,0 2,0
-
2) Baseado no resultado do ensaio de trao
apresentado na figura a seguir, determinar:
a) Mdulo de elasticidade do material;
b) Resistncia do material ao escoamento;
c) Resistncia trao;
d) Alongamento.
-
T e n s o
D e fo rm a o (% )
1 2 0 0
1 0 0 0
8 0 0
6 0 0
[ N /m m ]2
1 4 0 0
4 0 0
2 0 0
4 , 0 0 ,8 3 ,2 1 ,6 4 ,8 2 ,4 5 ,6 0 ,4
T e n s o
D e fo rm a o (% )
1 2 0 0
1 0 0 0
8 0 0
6 0 0
[ N /m m ]2
1 4 0 0
4 0 0
2 0 0
4 , 0 0 ,8 3 ,2 1 ,6 4 ,8 2 ,4 5 ,6 0 ,4
-
EXERCCIOS2) Baseado no resultado do ensaio de trao apresentado
na figura a seguir, determinar:
a) Mdulo de elasticidade do material;
b) Resistncia do material ao escoamento;
c) Resistncia trao;
d) Alongamento.
SOLUO
c) Resistncia a trao: r = 1400N/mm2b) Resistncia ao escoamento: esc = 0,2 = 900N/mm2
d) Alongamento aproximadamente 5,8%
500
mm/mma) E = = 5 x 105N/mm2
N/mm2
0,001
500
mm/mma) E = = 5 x 105N/mm2
N/mm2
N/mm2
0,001
-
3) Uma base de medida de 50 mm adotada num fio de cobre. O fio tracionado at que as marcas da base de medida assumam a distncia de 59 mm. Calcule a deformao.Soluo: = L/Lo = (59 50)/50 = 9/50 = 0,18 mm/mm, ou seja, 18%4) Se o mdulo de elasticidade mdio de um ao de 205.000 MPa, de quanto ser estendido um fio de ao com dimetro de 2,5 mm e comprimento inicial de 3 metros ao suportar uma carga de 4900N ?
Soluo:A = R2 = (D/2)2 = D2/4 OU = F/A = F/R2 ou 4F/D2
= L/Lo ou L = Lo E = / ou = /E Ento, temos que L = (/E )Lo = [F/R2E]Lo
+ = 4.900 / [3,14 x (1,25)2 x 205.000] x 3000 = 14700000/1005781,25
+ )B>:B
-
4) A resistncia a ruptura por flexo de uma barra de seco quadrada de 10 x 10 mm de 600 N/mm2. Qual a carga mnima necessria para romper a barra por flexo sendo a distncia entre os apoios de 100mm?
SOLUO
$,6$,6$$;J+;J+
))
$,6$,6$$;J+;J+
))
Q =( )rup2bh23LQ =( )rup
2bh23L
600N/mm2 = 4000N Q = ( )2000mm3
300mm600N/mm2 = 4000N Q = ( )2000mm
3
300mm
Q
100 mm
Q
100 mm