Propriedades Mecânicas Dos Metais

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    PROGRAMA DE PÓS GRADUAÇÃO EMENGENHARIA DE MECÂNICA

     COMPORTAMETO MECÂNICO EMECANISMO DE FRATURA DOS METAIS

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    TÓPICOS A SEREM ABORDADOS NA DISCIPLINA

    Parte 1 - Prof Fra!"#!$ A%&e' (a Co'taCo)*orta)e!to Me"+!#"o (o' Mater#a#'

    Parte 1A , Meta#' e Cer+)#"a'

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    BIBLIOGRAFIA

    #%%#a) D Ca%%#'ter .r/ C#0!"#a e E!e!2ar#a (o'

    Mater#a#'3 4)a #!tro(456o , 7a E(#56o/ LTCE(#tora/ 8999:

    La;re!"e H

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    COMPORTAMENTO MECÂNICO DOS MATERIAIS

    METAIS E CERÂMICAS 

    Prof Fra!"#!$ A%&e' (a Co'ta

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    METAIS

    I)*ort+!"#a(a a4%a

    Oet#&o(a a4%a

    I Co!2e"er *ro*r#e(a(e' )e"+!#"a' (o')eta#' J4a!(o '4)et#(o' a a*%#"a56o(e "ara o4 for5a:

    II A''o"#ar e''a' *ro*r#e(a(e' a

    a*%#"a5Ke' e'*e">f#"a' e rea#'

    I E't4(ar o "o)*orta)e!to te!'6o -(efor)a56o (o' )eta#' e a'

    *ro*r#e(a(e' )e"+!#"a' re%a"#o!a(a':

    II A*re'e!tar o4tra' *ro*r#e(a(e')e"+!#"a' #)*orta!te'

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    INTRODUÇÃO

    A (efor)a56o re'4%ta!te e) 4) "o)*o!e!te )e"+!#"o)ater#a% !6o (e&e 'er e"e''#&a !e) )4#to )e!o' *ro&o"ar '4afrat4ra

    O "o)*orta)e!to )e"+!#"o (e 4) )ater#a% ref%ete a

    re%a56o e!tre a '4a re'*o'ta o4 (efor)a56o a 4)a "ara o4 for5a J4e e'tea 'e!(o a*%#"a(a

    Pro*r#e(a(e' )e"+!#"a' #)*orta!te'3 re'#'t0!"#a/ (4rea/

    (4"t#%#(a(e/ te!a"#(a(e e a r##(e

    Fatore' "o!'#(era(o' #)*orta!te' *ara ote!56o (a'*ro*r#e(a(e' )e"+!#"a'3 !at4rea (a "ara a*%#"a(a: (4ra56o (a'4a a*%#"a56o: "o!(#5Ke' a)#e!ta#' e a te)*erat4ra (e o*era56o

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    F

    F

    Tração

    F

    F

    θ

    A0

    Cisalhamento

    F

    Torção

    F

    F

    Compressão

    NATUREA DA CARGA APLICADA

    Co!'ta!te ao %o!o (o te)*o

    F%4t4a!(o "o!t#!4a)e!te

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    DURAÇÃO DA APLICAÇÃO DA FORÇA OU CARGA

    U)a fra56o (e a%4!' 'e4!(o'

    U) *er>o(o (e )4#to' a!o'

    CONDIÇES AMBIENTAIS

    Nor)a#'

    Are''#&a'

    TEMPERATURA DE OPERAÇÃO

    A)#e!te

    E%e&a(a

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    O e!e!2e#ro e'tr4t4ra%  tem a função de determinaras tensões e as distribuições de tensões dentro doscomponentes ou elementos submetidos a cargas bem definidas.

    O' e!e!2e#ro' (e )ater#a#' e )eta%r#"o'  preocupam-se com a produção e fabricação de materiais(componentes) que atendam as exigências de serviçosconforme previsto pelas análises de tensão.

    Isto exige a compreensão das relações entre a

    microestrutura (caractersticas internas) dos materiais e as sua propriedades mec!nicas.

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    PROPRIEDADES MECÂNICAS Q ENSAIO DETRAÇÃO

    Re%at#&a)e!te S#)*%e':

    Per)#te a a&a%#a56o (e (#&er'a' *ro*r#e(a(e' )e"+!#"a'

    E!'a#o Nor)a' T$"!#"a'ASTM e ABNT

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    PROPRIEDADES MECÂNICAS Q ENSAIODE TRAÇÃO

    De'e!2o E'J4e)t#"o (e 4) E!'a#o (e Tra56o

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    PROPRIEDADES MECÂNICAS Q ENSAIODE TRAÇÃO

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       T   E   N   S    Ã   O

    DEFORMAÇÃO

       T   E   N   S    Ã   O

    DEFORMAÇÃO

    PESCOÇO

    RESISTNCIA TRAÇÃO

    PESCOÇO NAREGIÃOFRATURADA

    ENSAIO DE TRAÇÃO Q CUR

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    ENSAIO DE TRAÇÃO Q CUR

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    CONCEITOS

    σ  te!'6o "o!&e!"#o!a% MPa/ fV")8/fV))8/ NV ))8

     F for5a "ara a*%#"a(a N o4 %f 

    A9  rea (a 'e56o reta tra!'&er'a% ")8/ ))8

      %# - %9V%9  %V%9

    σ  FVA9

      (efor)a56o re%at#&a/ e'*e">f#"a o44!#tr#a

    %9  "o)*r#)e!to #!#"#a% (a a)o'tra

     %#  "o)*r#)e!to #!'ta!t+!eo

    Te!'6o e Defor)a56o

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    ENSAIO DE COMPRESSÃO

    "sado para con#ecer o comportamento de um materialsubmetido a deformações grandes e permanentes$

    %aso de aplicações de fabricação ou

    &uando o material ' frágil sob tração

    τ  FVAonde representa a carga ou força aplicada paralelamente *sfaces superior e inferior+ cada uma com uma área de Ao

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    CONSIDERAÇES GEOMWTRICAS ARESPEITO DO ESTADO DE TENSÃO

    estado de tensão ' uma função das orientações dos planos sobre os quais as tensões atuam.

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    REGIMES DE COMPORTAMENTO DOSMATERIAIS ESTRUTURAIS

    "m material constituinte de uma peça estruturalsubmetida a um con,unto de solicitações externas pode sedeformar sob dois regimes de comportamento distintos.

    Re#)e (e Co)*orta)e!to E%'t#"o3  ocorre quando ao se

    retirar de sob a peça o con,unto de cargas deformadoras+ elavolta inteiramente a forma e dimensões primitivas.lasticidade/

    Re#)e (e Co)*orta)e!to P%'t#"o3  ocorre quando ao se

    retirar de sob a peça o con,unto de cargas deformadoras+ ela nãoretorna a forma e dimensões primitivas  ficando entãocaracteri0ada por apresentar deformações irreversveiscon#ecidas pelas denominações de deformações permanentes ou

    residuais.

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    DEFORMAÇÃO ELXSTICA

       T  e  !  '   6  o   Y 

       Z

    Plástica

    Defor)a56o Y Z

    Elástica

    %12345164 4678-9315:8

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    σ  E

    MÓDULO DE ELASTICIDADE

    [E]

    GPa 106 Psi

    Magnésio 45 6.5

    A!"#nio 6$ 10

    La%&o $' 14

    Ti%(nio 10' 15.5Co)*+ 110 16

    ,-!+ /0' 0

    Ao 207 0

    T!ngs%2nio 407 5$

    3 1 si 6$0 7 108 MPa '0 7 1084 9g:""/

    E  )[(4%o (e e%a't#"#(a(e módulo de Young 

    De"%#&e (a re#6oe%'t#"a !a "4r&ate!'6o-(efor)a56o

    le pode ser considerado como sendo uma rigide0+ou uma resistência do material * deformaçãoelástica

    DEFORMAÇÃO ELXSTICA

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    σ  FVA9%omo  e   %V%9

    7abendo que no regime elástico onde as tensões são proporcionais

    as deformações (;ei de ltima encontramos aseguinte relação

      %  F%9VEA9

    ?. 5 lei de

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    τ

      G γ

    nde G  representa o m@dulo de cisal#amento (ou m@dulo

    transversal)

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    A!e%a't#"#(a(e Te)*o (e re"4*era56o (o )ater#a%

    E de materiais cer!micas ] materiais metálicos ] materiais polim'ricos

    DEFORMAÇÃO ELXSTICAVCOEFICIENTE DE

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    DEFORMAÇÃO ELXSTICAVCOEFICIENTE DEPOISSON

    Coef#"#e!te (e Po#''o! ν $ (ef#!#(o "o)o a ra6o !eat#&a

    e!tre a' (efor)a5Ke' %atera#'  / *e%a (efor)a56o

    %o!#t4(#!a% o4 a#a%/ (o )ater#a%:

    Tere)o'   J4a!(o o )ater#a% $ #'otr[*#"o e a te!'6o

    a*%#"a(a for 4!#a#a% a*e!a' !a (#re56o ^_:

    O' &a%ore' (e ν *ara (#&er'o' )eta#' e't6o e!tre 987 e 9`7:

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    DEFORMAÇÃO ELXSTICAVCOEFICIENTE DEPOISSON

    O "oef (e Po#''o! ta)$) $ 4'a(o !a re%a56o e!treo' )[(4%o' (e "#'a%2a)e!to G e (e e%a't#"#(a(e E (e

    )ater#a#' ̂ #'otr[*#"o'_/ *e%a re%a56o

    E /G ;1 <ν

    = Para a )a#or#a (o' )eta#' G ≈ 9/@E

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    DEFORMAÇÃO PLXSTICA

    Mater#a#' D"te#'

    Mater#a#' Fre#'

     R  ] 9/997

     R   9/997

    Ã X

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    DEFORMAÇÃO PLXSTICA

    DEFORMAÇÃO PLXSTICAVLIMITE DE

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    DEFORMAÇÃO PLXSTICAVLIMITE DEESCOAMENTO

    σ te!'6o (e e'"oa)e!to

    #!(#"a a "a*a"#(a(e J4e

    4) )ater#a% *o''4# (e

    re'#'t#r (efor)a56o

    *%'t#"a J4a!(o'4)et#(o a 4)

    "arrea)e!to

    C4r&a ^a_3 tra!'#56o e%'t#"oV*%'t#"o (o )eta% $ ra(4a%:

    C4r&a ^_3 tra!'#56o e%'t#"oV*%'t#"o (o )eta% $ e) (ef#!#(a

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    DEFORMAÇÃO PLXSTICAVLIMITE DERESISTNCIA TRAÇÃO

    O ^L#)#te (e Re'#'t0!"#a Tra56o_ - LRT/ "orre'*o!(e

    te!'6o )#)a *o!to M a*%#"a(a ao )ater#a% a!te' (a

    r4*t4ra 'e e'ta te!'6o for )a!t#(a o"orrer a frat4ra (o

    )ater#a%:

    W "a%"4%a(a (#(#!(o-'e a "ara for5a )#)a J4e a

    '4)ete o )ater#a% *e%a rea (e 'e56o reta #!#"#a%

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    Ã Ã

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    TENSÃO E DEFORMAÇÃO

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    TENSÃO E DEFORMAÇÃO

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    TENSÃO E DEFORMAÇÃO

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    DUCTILIDADE

    Po(e 'er e*re''a "o)o3

    ALc %f  - %9V%9 199

    RAc A9 - Af VA9 199

     Redução de Área Superficial:

     Alongamento Percentual:

    Defor)a56o

          T    e    !    '      6    o

    Fr#%

    D"t#%

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    RESILINCIAPo(e 'er e*re''a atra&$' (o )[(4%o

    (e Re'#%0!"#a Ur

    U*   1:/ ;σ+ 7  += ;σ+=/ :/E

    σ+

     +

    TENACIDADE

    Corre'*o!(e "a*a"#(a(e (o

    )ater#a% (e a'or&er e!er#a at$

    '4a r4*t4ra

    Ã X

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    RECUPERAÇÃO ELXSTICA DURANTE UMADEFORMAÇÃO PLXSTICA

    OUTRAS PROPRIEDADES MECÂNICAS

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    9eformação D 9ure0a

    OUTRAS PROPRIEDADES MECÂNICASIMPORTANTES

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    RELAÇÃO ENTRE A DUREA E TENACIDADE

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    RELAÇÃO DA DUREA COM A MICROESTRUTURA

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    FATORES DE PRO.ETOVSEGURANÇA

    σt  σeVN

    nde σt o4 σa() ' a tensão admissvel ou de tensão de trabal#o+σe ' a tensão de escoamento e N ' o fator de segurança.

    s valores de N 'e '#t4a) e!tre 1/8 e @/9

    &uestões econLmicas+ experiência pr'via+ a precisão com que asforças mec!nicas e as propriedades dos materiais podem serdeterminadas e+ mais importante+ as conseqMências das fal#as emtermos de perda de vidas eDou danos materiais.

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    Ee)*%o 8

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    Ee)*%o 8U)a te!'6o (e tra56o (e&e 'er a*%#"a(a ao %o!o (o e#o refere!te

    ao "o)*r#)e!to (e 4) a't6o "#%>!(r#"o (e %at6o/ J4e *o''4# 4) (#+)etro

    (e 19 )) 9/@ *o% Deter)#!e a )a!#t4(e (a "ara e##(a *ara *ro(4#r4)a a%tera56o (e 8/7 19-`19-@ *o% !o (#+)etro A (efor)a56o $

    *4ra)e!te e%'t#"a

    li lN

    di

    dN

    ε0 O ∆l D lN O (li - lN) D lN

    εx O ∆d D dN O (di - dN) D dN

    Da(o'3

      ( 19 )) 19-` )

      ( 8/7 19-` )) 

    Ee)*%o 83 "o!t

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    Ee)*%o 83 "o!t

      ( V (9  - 8/7 19-` V 19 - 8/7 19-@

    O '#!a% ^-_ (e&e-'e re(456o !o (#+)etro (o )ater#a%   -  V ν  - - 8/7 19-@ V 9/`@ /`7 19-@ 

    Para o %at6o ν  9/`@ Tae%a d1 - Ca%%#'ter

    σ  E /`7 19-@ ? 19? 1/` MPa

     Para o latão E ? GPa Tae%a d1 - Ca%%#'ter

    F σA9  σ (9V88π  1/` 19d 19-8 V 88 π 

    F 7d99 N