Ensaios Mecânicos

ENSAIOS MECÂNICOS Prof. Adriano Scheid

Introdução:

Propriedades mecânicas indicam o comportamento dos materiais quando sujeitos a esforços de natureza mecânica, representando a capacidade de resistir ou transmitir esforços sem romper ou deformar além do previsto.

Estas propriedades são determinadas a partir de ensaios mecânicos padronizados, como: ensaio de tração uniaxial, ensaio de impacto, ensaio de dureza, etc.

Ensaios Mecânicos Ensaios Mecânicos

Propriedades Mecânicas em Tração

Relação tensão-deformação

Deformação Elástica

Comportamento tensão-Deformação

O grau com o qual a estrutura cristalina se deforma depende da magnitude da tensão aplicada.

Para tensões baixas, a relação entre a tensão e a deformação é dada por:

Esta é conhecida como lei de Hooke, com comportamento linear entre a tensão e a deformação, sendo E a constante de proporcionalidade ou Módulo de Elasticidade ou Módulo de Young.

Descarregamento

Carregamento

Coeficiente angular = Módulo de Elasticidade

Deformação

T e nsã

Propriedades Mecânicas em tração: Tensão e Deformação

Deformação Elástica

Na região de deformação elástica, o comportamento pode ser pensado como a rigidez do material ou resistência à deformação Elástica.

Neste regime de deformação, uma vez que a carga for cessada, o componente retorna às suas dimensões originais.

Descarregamento

Carregamento

Coeficiente angular = Módulo de Elasticidade

Deformação

T e nsã

Módulo de Elasticidade

Metal ou Liga

Alumínio

Latão Cobre

Magnésio

Níquel Aço

Titânio Tungstênio

Propriedades Mecânicas: Tensão e Deformação

Deformação Elástica Não Linear

Alguns materiais (Ferro Fundido Cinzento, Polímeros, Concreto) podem apresentar comportamento não linear, sendo então representados pelos Módulos Tangente ou Secante.

O Módulo Tangente é calculado em uma determinada tensão e o Módulo Secante é sempre considerado da origem até um dado valor de tensão.

Módulo Tangente (em 2)

Módulo Secante (entre a origem e 1)

Deformação

T e nsã

Propriedades Mecânicas: Deformação Elástica

Em escala atômica, a deformação elástica é manifestada como pequenas mudanças no espaçamento atômico ou estiramento das ligações atômicas.

Energia Atrativa EA

Energia Repulsiva ER Separação Interatômica r

Força Atrativa FA

Força Repulsiva FR Força Resultante FN

A tr aç ão

Repu l s

Forç

Separação Interatômica r

E ne r gi

P ote i al

A t r ã o

R e p u ls ã o

Energia Resultante EN

Propriedades Mecânicas: Deformação Elástica

F orç

Material com Ligações Fortes

Material com Ligações Fracas

Separação r

Propriedades Mecânicas: Deformação Elástica

O Módulo de Elasticidade é similar entre Metais e Cerâmicos, sendo significativamente menor para os Polímeros, como conseqüência dos diferentes tipos de ligação atômica de cada material.

Temperatura (ºC)

Temperatura (ºF)

Tungstênio

Aços

Alumínio l o d

E l as ti c i l o d

E l as ti c i ps i)

Propriedades Mecânicas

Propriedades Elásticas dos Materiais

Como resultado da aplicação de tensão no eixo z, surgem deformações nos eixos x e y. A razão de Poisson ( ) é definida como a razão da deformação no eixo x e y em relação a z, conforme segue:

Alumínio

Latão Cobre

Magnésio

Níquel Aço

Titânio Tungstênio

Metal ou Liga

Módulo de

Elasticidade