A Ciência dos Materiais Propriedades mecânicas

UNIVERSIDADE FEDERAL DO AMAZONAS – UFAM

IINSTITUTO DE CIÊNCIAS EXATAS E TECNOLOGICA – ICET

DISCIPLINA: CIENCIA DOS MATERIAIS

TRABALHO 2

INTRODUÇÃO ÀS PROPRIEDADES DOS MATERIAIS. PROPRIEDADES MECÂNICAS. ENSAIO DE TRAÇÃO.

DOCENTE: PROFº. RODRIGO BISCARO NOGUEIRA

DISCENTES: WESLEY ZANY DOS SANTOS

ITACOATIARA-AM

2021

Ciência dos Materiais

Propriedades mecânicas

        As propriedades mecânicas de um material definem seu comportamento (resposta) quando submetido a cargas externas, e sua capacidade de resistir ou transmitir essas forças sem quebrar ou deformar de forma descontrolada.

Muitos materiais são afetados por forças ou cargas quando usados: por exemplo, ligas de alumínio usadas para fazer asas de aviões e aço usado para eixos de carros. Nesse caso, é necessário compreender as características do material e projetar e fabricar os componentes do material para garantir que não ocorra deformação excessiva e fratura. O comportamento mecânico de um material reflete a relação entre sua resposta ou deformação a uma carga ou força aplicada. Algumas propriedades mecânicas importantes são resistência, dureza, ductilidade e rigidez.

As propriedades mecânicas do material são verificadas por experimentos de laboratório cuidadosamente programados que reproduzem as condições de uso o mais fielmente possível. Fatores que precisam ser considerados incluem a natureza e a duração da carga aplicada, bem como as condições ambientais. A carga pode ser de tensão, compressão ou cisalhamento, e sua magnitude pode ser constante ou flutuar continuamente ao longo do tempo. Portanto, as propriedades são muito importantes na estrutura dos materiais e são o foco de atenção e pesquisa de diversos grupos de pessoas.

Elasticidade/comportamento elástico. Vimos que todo material se deforma quando sujeito a exigências externas. O comportamento elástico de um material é sua capacidade de retornar à sua forma e tamanho originais quando o efeito externo é removido.

Plasticidade / comportamento plástico. Quando o material é submetido a tensões que excedem um certo limite (chamado de limite elástico), o material não será mais capaz de recuperar sua forma e tamanho originais, e o material sofrerá deformação permanente dentro deste limite.

Ductibilidade. É a capacidade do próprio material de se deformar plasticamente até quebrar. Os materiais que se quebram sem suportar uma grande quantidade de carga no estado plástico são chamados de materiais frágeis.

Dureza. É a capacidade de um material de absorver energia até que se quebre. Também pode ser definido como a energia mecânica necessária para quebrar o material.

Tenacidade. É a capacidade de um material de absorver energia em um estado elástico (quando deformado elasticamente).

Resiliência. É a capacidade que o material tem em absorver energia no regime elástico (quando é deformado elasticamente).

Ensaio de Tração

        O teste de tração envolve a aplicação de uma força uniaxial ao material, que tende a se alongar até quebrar. O CP (amostra de teste) é circular na maioria das vezes ou pode ser retangular. A amostra (sempre padronizada de acordo com as normas técnicas) é fixada nas garras das garras do trator por meio de suas pontas. Em seguida, aplique uma força na amostra, aplique uma carga gradual e registre cada valor de força correspondente ao alongamento de diferentes tipos de materiais (alongamento medido por um medidor de comprimento, conforme mostrado na figura). O teste termina quando o material quebra. Para efeitos de reduzir as diferenças entre as dimensões de diferentes corpos de prova, utiliza-se o conceito de tensão convencional ou tensão de engenharia definido por:

σ = F / Ao

Onde, temos que:+++

• F = Força aplicada
• Ao = Área da seção transversal do corpo (antes da aplicação da carga)

Já a deformação sofrida pelo Cp pode ser calculada em função do alongamento sofrido durante o ensaio.

ε = (L f- Lo) / Lo

• Lf= Comprimento final
• Lo=Comprimento inicial

Os resultados obtidos através do ensaio de tração são “plotados” (fornecidos pela própria máquina de ensaio) em um gráfico chamado de tensão x deformação (σ x ε).

Limite de escoamento

        Este limite é também conhecido como tensão de cedência ou tensão de limite elástico ou tensão de escoamento, ou ainda limite de elasticidade aparente, é a tensão máxima que o material suporta ainda no regime elástico de deformação, se houver algum acréscimo de tensão o material não segue mais a lei de Hooke ( T=E.k ) e começa a sofrer deformação plástica (deformação definitiva). Onde k é o módulo de elasticidade ou módulo de Young.

O limite de escoamento é o ponto onde começa o fenômeno escoamento, a deformação irrecuperável do corpo de prova, a partir do qual só se recuperará a parte de sua deformação correspondente à deformação elástica, resultando uma deformação irreversível. Este fenômeno se situa logo acima do limite elástico, e se produz um alongamento muito rápido sem que varie a tensão aplicada em um ensaio de tração. Mediante o ensaio de tração se mede esta deformação característica que nem todos os materiais experimentam.

Limite de resistência

        A resistência à tração de um material é a quantidade máxima de tensão de tração que ele pode suportar antes da falha, por exemplo, quebra. Por isso, na indústria em geral, é necessário conhecer esse limite para diversos materiais.

Limite de resistência à tração (UTS – do inglês: Ultimate tensile strength), muitas vezes reduzida para resistência à tração (TS – do inglês – tensile strength), é a resistência máxima ou Ftu, é a tensão máxima que um material pode suportar ao ser tracionado antes de quebrar. Em materiais frágeis, a resistência à tração final está perto do ponto de escoamento, enquanto que em materiais dúcteis a resistência à tração final pode ser maior.