Resistência dos Materiais I

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SUMÁRIO

1. DIAGRAMA TENSÃO – DEFORMAÇÃO        

1.1 COMPORTAMENTO ELÁSTICO        

1.2 ESCOAMENTO        

1.3 DEFORMAÇÃO ESPECÍFICA POR ENDURECIMENTO        

1.4 ESTRICÇÃO        

2.1 MATERIAIS DÚCTEIS        

2.2 MATERIAIS FRÁGEIS        

3. LEI DE HOOKE        

3.1 DEFORMAÇÃO POR ENDURECIMENTO        

4. ENERGIA DE DEFORMAÇÃO        

4.1 MÓDULO DE RESILIÊNCIA        

4.2 TENACIDADE        

5. COEFICIENTE DE POISSON        

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[pic 4]1. DIAGRAMA TENSÃO – DEFORMAÇÃO

Admitindo uma tensão constante sobre a seção transversal de um dado material e considerando dados de ensaios de tração e compressão, podemos dividir uma carga aplicada P pela área da seção transversal original do corpo de prova. Assim,

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De forma análoga, a deformação específica nominal é obtida pela variação no comprimento nominal do corpo de prova, δo ,pelo seu comprimento nominal original, Lo.

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A curva específica obtida entre σ→Ɛ é chamado de diagrama tensão – deformação convencional. A partir desta curva podemos identificar quatro diferentes formas de comportamento do material, dependendo do valor da deformação (Ɛ) a ele imposta.

O diagrama tensão-deformação característico para um corpo de prova de aço é mostrado ao lado.

1.1 COMPORTAMENTO ELÁSTICO

Dizemos que o corpo responde elasticamente se ele retorna à sua forma ou comprimento original quando a carga sobre ele é removida. O material é linearmente elástico, quando a tensão é proporcional à deformação, isto é, a curva é realmente uma linha reta. O limite superior desta linha reta é chamada de limite de proporcionalidade (σp).

Após o limite de proporcionalidade a curva tende a arquear -se, causando um maior incremento na deformação específica para um correspondente incremento de tensão. Este processo continua até o limite elástico. Até este, o material ainda responde elasticament^[a]e. Este ponto é identificado com a aplicação e o retiro de uma carga até ser detectado uma deformação permanente.

1.2 ESCOAMENTO

Um leve aumento na tensão acima do limite elástico resultará em uma acomodação do material causando uma deformação permanente. Chamamos esse comportamento de escoamento. A tensão que o provoca é chamada de tensão de escoamento ou ponto de escoamento (σy) e a consequente deformação é chamada de deformação plásti^[b]ca. Uma carga que cause o escoamento do material mudará normalmente suas propriedades.

1.3 DEFORMAÇÃO ESPECÍFICA POR ENDURECIMENTO

Após o escoamento, com a atuação de uma carga no corpo, a tensão continuará a aumentar com a deformação específica até atingir uma tensão máxima, referida como tensão última (σu). A subida da curva desta forma é chamada de deformação específica por endurecimento.

1.4 ESTRICÇÃO

Após o material atingir a tensão última, a área da secção transversal deste material começa a diminuir em uma região concentrad^[c]a do corpo de prova e não mais ao longo de todo o seu comprimento nominal.

[pic 7]Uma vez que a área da seção transversal nesta região está continuamente decrescendo, está área só pode sustentar uma carga menor. Desta forma, o diagrama tensão-deformação tende a curvar-se para baixo até o corpo de prova quebrar com uma tensão de ruptura (σr).

2. RELAÇÃO TENSÃO-DEFORMAÇÃO ESPECÍFICA PARA MATERIAIS DÚCTEIS E FRÁGEIS

Dependendo do comportamento da relação tensão-deformação, os materiais podem ser classificados como sendo dúcteis ou frágeis.

2.1 MATERIAIS DÚCTEIS

Qualquer material sujeito a uma grande deformação específica antes de sua ruptura é chamado de material dúctil. Esses materiais são capazes de absorver choques ou altas energias e, caso sejam submetidos a sobrecargas, eles geralmente apresentarão grandes deformações.

Em muitos materiais, o escoamento constante após a região onde o comportamento é elástico, não ocorre. O alumínio, por exemplo, não possui ponto de escoamento bem definido e, por consequência, é prática padrão definirmos uma resistência ao escoament^[d]o através do procedimento gráfico chamado de método da deformação residual. A resistência ao escoamento é definida através da determinação da escolha de uma deformação específica de 0,002 onde é traçado uma linha paralela a linha do diagrama tensão-deformação, o ponto de intersecção gerado define a resistência ao escoamento.

2.2 MATERIAIS FRÁGEIS

Os materiais frágei^[e]s são aqueles que apresentam pouco ou nenhum escoamento antes de falhar. Esse tipo de material não têm uma tensão de ruptura por tração bem definida, uma vez que o aparecimento de uma trinca inicial no corpo é de difícil previsão. Uma falha típica deste material é mostrada na Fig. 2a

[pic 8]Quando comparado o seu comportamento sob tração, os materiais frágeis apresentam uma resistência significativamente maior quando submetidos a uma compressão axial^[f]. Neste caso, qualquer trinca ou imperfeição no corpo de prova tende a fechar e, com o aumento da carga, o material geralmente ficará abaulado ou assume a forma de um barril quando as deformações atingem valores elevados, Figa 2b.