PROJETO PRÁTICO DENSIDADE TEÓRICA X DENSIDADE EXPERIMENTAL

...

---------------------------------------------------------------

O Diagrama σ versus ε para materiais dúcteis e frágeis

Em termos de comportamento mecânico, os materiais são comumente classificados em dois grandes grupos: os dúcteis e os frágeis. Os materiais dúcteis, via de regra, experimentam grandes deformações antes de sofrerem ruptura ao passo que os frágeis evidenciam deformações muito menores, pouco ou nenhum escoamento e, muito importante, apresentam uma resistência muito maior quando submetidos à compressão do que quando à tração. Assim, os materiais frágeis, ao contrário dos dúcteis, tendem a sofrer rupturas bastante bruscas, sem qualquer “aviso”, chegando até mesmo a romperem com certa violência (ruptura explosiva) quando sob altas tensões de compressão. Abaixo se apresentam alguns exemplos de gráficos tensão versus deformação específica para materiais dúcteis com e sem patamar de escoamento (aço doce e alumínio), assim como para um material frágil (concreto). No caso do aço doce, a presença do patamar de escoamento permite uma fácil identificação da tensão de escoamento. Para o alumínio, esta tensão só é identificada graças a uma deformação específica residual convencional de 0,2% (ou 2 por mil).

[pic 4]

Lei de Hooke

A lei de Hooke unidimensional estipula que as deformações específicas longitudinais que ocorrem numa barra, por exemplo, são diretamente proporcionais às tensões normais longitudinais aplicadas, ou seja:

σ = E ε

Onde E é o módulo de elasticidade longitudinal ou módulo de Young que, para o aço doce, é normalmente tomado como sendo igual a 29 ksi ou 200 GPa. Para comparação, o alumínio teria um E igual a 70 GPa, enquanto que o concreto teria um E igual a 20 GPa. O gráfico abaixo mostra curvas σ versus ε para diferentes tipos de aço, todas superpostas. Nota-se que, mesmo com o aumento da tensão de escoamento de cada um dos aços (todos sem patamar de escoamento definido), o módulo de elasticidade permanece sempre o mesmo, ou seja: E = 240 MPa / 0,0012 m/m = 200 GPa, conforme a lei de Hooke.

[pic 5]

Coeficiente de Poisson

Este coeficiente, que caracteriza uma propriedade mecânica intrínseca dos materiais, pode ser encontrado quando se faz a razão entre as deformações específicas transversais e longitudinais quando uma barra é submetida a um carregamento axial, como ilustrado abaixo. O sinal negativo na expressão que define o coeficiente de Poisson, ν, é adotado porque as deformações transversais e longitudinais tendem a ter sinais contrários. [pic 6]

Diagrama Tensão-Deformação Específica por Cisalhamento

A lei de Hooke pode também ser escrita para tensões e deformações específicas de cisalhamento apenas substituindo-se a constante de proporcionalidade:

Ʈ = G γ

Esta constante, G, é chamada de módulo de elasticidade transversal, estando relacionada ao módulo de elasticidade longitudinal pela seguinte expressão: G = E / [2(1+ν) ].

FACULDADE NORTE CAPIXABA DE SÃO MATEUS - MULTIVIX

4º PERIODO DO CURSO DE ENGENHERIA MECÂNICA TURMA A

CHARLES ABEL

EVERTON DOS SANTOS

JONATHAN MACIEL

MAYKE SANTOS GASPARINI

RESUMO

PROPRIEDADE MECANICA DOS MATERIAIS

SÃO MATEUS-ES

2016

---------------------------------------------------------------

CHARLES ABEL MANETE SUIM

EVERTON DOS SANTOS

JONATHAN MACIEL

MAYKE SANTOS GASPARINI

RESUMO

PROPRIEDADE MECANICA DOS MATERIAIS

O estudo experimental das propriedades mecânicas dos materiais sólidos, e feito utilizando-se basicamente o princípio de “causa” e “efeito“ ou “estímulo” e “resposta”. Este princípio se baseia no fato de que as propriedades dos materiais podem ser inferidas da função de transferência que associa a causa ao seu efeito. A causa utilizada no estudo das propriedades mecânicas é a aplicação de uma força externa F sobre o corpo de prova.

Os ensaios de tração e compressão

Estes ensaios são provavelmente uns dos mais comuns a serem usados em engenharia. Eles são empregados com o intuito de se determinar as propriedades mecânicas dos materiais ensaiados como, por exemplo, a tensão de falha, σfalha, ou a deformação específica de falha, εfalha, dos materiais. Outra determinação bastante comum é a obtenção do comportamento mecânico do material ensaiado em gráficos tensão-deformação específica (σ x ε), de onde se pode obter, entre outros parâmetros, o módulo de elasticidade, E, do material.

O procedimento a ser usado nestes ensaios deve estar atrelado a uma normalização vigente. No Brasil, o conjunto de normas técnicas a ser seguido é preconizado pela ABNT.

Abaixo, se ilustra, a título de exemplo, os corpos-de-prova de concreto (basicamente, cimento + areia + pedra britada + água) para ensaios de compressão e tração segundo a

ABNT (situação “A”) e, para comparação, segundo a ASTM (situação “B”), que preconiza o conjunto de normas adotado nos EUA.

[pic 7]

O Diagrama Tensão - Deformação Específica

A seguir, é apresentado um esquema do diagrama tensão versus deformação específica para um corpo-de-prova de aço com baixa percentagem de carbono (aço doce, por exemplo) ao ser submetido a um ensaio de tração. Neste diagrama, as tensões observadas no ensaio se desenvolvem ao longo do eixo das abscissas, enquanto que suas deformações específicas correspondentes crescem no eixo horizontal das ordenadas. As tensões (normais) são calculadas dividindo-se