3 - aula 3 tracao

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Materiais de Construção Mecânica Aplicada Aula 3

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aula sobre tração

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Page 1: 3 - aula 3 Tracao

Materiais de Construção

Mecânica Aplicada

Aula 3

Page 2: 3 - aula 3 Tracao

Estrutura cristalina. Ensaios não destrutivos. Ensaios

mecânicos nos materiais metálicos. Ruptura nos metais.

Transformações em ligas ferro-carbono. Noções de

tratamentos térmicos e termoquímicos. Propriedades dos

aços. Ferros fundidos. Metais e ligas não ferrosas.

Ementa

Page 3: 3 - aula 3 Tracao

Cronograma

01/ago Inicio Apresentação, distribuição das turmas

08/ago Aula 1 Cristalização ensaio de LP

15/ago Aula 1 Cristalização ensaio de LP

22/ago Aula 2 Ensaio de tração

29/ago Aula 2 Ensaio de tração

05/set Aula 3 Ensaio de dureza

12/set Aula 3 Ensaio de dureza

19/set Plantão Plantão

Page 4: 3 - aula 3 Tracao

10/out Inicio Tratamento de têmpera

17/out Aula 4 Tratamento de têmpera

24/out Aula 4 metalografia

31/out Aula 5 metalografia

07/nov Aula 5 Semi-sólido

14/nov Aula 6 Semi-sólido

Cronograma

Page 5: 3 - aula 3 Tracao

Ensaio de tração

Page 6: 3 - aula 3 Tracao

L

0

0AF

F

L

0 +

ΔL

A força P aplicada

resulta numa tensão

oA

P

Deslocamento ΔL é a

variação do comprimento

inicial L0

oL

L

Ensaio de tração

Page 7: 3 - aula 3 Tracao

Tensão de engenharia:

Deformação de engenharia:

Onde:

A0 – área da seção transversal original (no início do teste);

L0 – distância original entre as marcas do extensômetro;

L – distância entre marcas do extensômetro após aplicação

da força F.

oA

P

oL

L

oL

LL o

Definições

Page 8: 3 - aula 3 Tracao

Corpo-de-prova típico, seção circular

Deformação plástica uniforme

(1) Deformação elástica

oA

P

oL

L

Deformação

plástica não-

uniforme

Resultados do ensaio

Page 9: 3 - aula 3 Tracao

Propriedades Mecânicas Básicas

1) Resistência Mecânica;

2) Rigidez;

3) Ductilidade;

4) Resiliência;

5) Tenacidade.

Propriedades decorrentes

Page 10: 3 - aula 3 Tracao

Capacidade do material em resistir a um evento de

deformação plástica

Tensão

Deformação

(σLR) Esta propriedade pode ser

caracterizada por três tensões:

Ponto A: Tensão limite de

escoamento (σLE);

Ponto B: Tensão limite de

resistência (σLR);

Ponto C: Tensão de fratura (σf)

Resistência mecânica

Page 11: 3 - aula 3 Tracao

Capacidade do material em resistir à deformação elástica.

Esta propriedade é medida pelo módulo de elasticidade (E)

– propriedade física

Etg

Rigidez

Page 12: 3 - aula 3 Tracao

Quanto MAIOR for o módulo de elasticidade, MAIS

rígido é o material. Ou MENOR é a sua capacidade de

deformação elástica quando aplicada uma dada tensão.

.Lei de Hooke.

Rigidez

Page 13: 3 - aula 3 Tracao

Deformação

Tensão

Capacidade de deformação PLÁSTICA do

material (depende da microestrutura)

Ductilidade

Page 14: 3 - aula 3 Tracao

Alongamento total (ATLo): 100.

o

ofL

TL

LLA o

Redução de área (RA) ou estricção: 100.

o

fo

A

AARA

Ductilidade

No corpo de prova inicial tinha-se: Distância original entre marcas: 5,0 mm Diâmetro original: 11 mm

Page 15: 3 - aula 3 Tracao

%3,79100.

11.4

511.4

2

22

RA

Diâmetro original: 11 mm Diâmetro final: 5 mm 11

5

Ductilidade

Page 16: 3 - aula 3 Tracao

5 mm

%4,82100.50

502,9150

mm

TA

Distância original entre marcas: 50 mm Distância final entre marcas: 91,2 mm

Ductilidade

Page 17: 3 - aula 3 Tracao

Energia armazenada por unidade de volume no trecho

elástico e devolvida ao descarregar a amostra – área

indicada por (1).

EU LE

R.2

2

Resiliência

Page 18: 3 - aula 3 Tracao

Exercício 1: Calcular a tensão produzida num corpo-de-

prova de Al de ø 12,5mm, quando uma força de 3000kgf é

aplicada axialmente ao corpo-de-prova. Resp : 240 N/mm2

Exercício 2: Comparar a força requerida para produzir

uma tensão de 170 MPa numa barra com diâmetro igual a

25 mm e outra com 50 mm.

oA

P

Resp : Ø 25 mm = 83446,50 N

Ø 50 mm = 333378,0 N

Exercício

Page 19: 3 - aula 3 Tracao

Exercício 3 - Um catálogo fornece o valor da estricção

(47%) para um determinado metal. Um fabricante deseja

laminar a frio chapas desse metal, da espessura inicial de

10mm para a final de 5mm. Sabe-se que ao laminar a

chapa, sua largura passa de 100mm para 110mm. O

fabricante pode fazer isso utilizando uma única redução?

Justifique.

100.

o

fo

A

AARA

Exercício

Page 20: 3 - aula 3 Tracao

R é tensão real

(verdadeira) imposta ao

material, sendo Ai a área

instantânea da seção

transversal à direção de

aplicação da força F

i

RA

F

Para obter a deformação

real (verdadeira) deve-se

considerar variações

instantâneas de

comprimento, com L0

(ou L=dL)

o

RL

Lln

Tensão real

Page 21: 3 - aula 3 Tracao

1

oo

o

o L

L

L

LL

L

L

oL

L1

o

RL

Lln

1ln R

Relação entre deformação real e

deformação de engenharia

Tensão real

Page 22: 3 - aula 3 Tracao

A deformação verdadeira e convencional calculadas

resultam em valores quase idênticos se ε<0,03 (3%)

Deformação real

Page 23: 3 - aula 3 Tracao

Assumindo volume constante durante o processo de

deformação causada pela força F, pode-se escrever:

iioo LALA o

i

i

o

L

L

A

A

o

i

L

L1

i

o

A

A1

Deformação real

Page 24: 3 - aula 3 Tracao

Sabe-se que:

i

o

oo

o

ii

RA

A

A

F

A

A

A

F

A

F

oA

F

i

o

A

A1

1 RRelação entre tensão real e

tensão de engenharia

Deformação real

Page 25: 3 - aula 3 Tracao

1 R

1ln R

Relação entre tensão real e

tensão de engenharia

Relação entre deformação real e

deformação de engenharia

Estas relações de conversão são válidas enquanto a

deformação for uniforme, ou seja, enquanto a área A for

uniforme ao longo do comprimento L0 de referência. Num

ensaio de tração, são válidas até a tensão limite de

resistência (σLR).

Deformação real

Page 26: 3 - aula 3 Tracao

Curva tensão-deformação verdadeira

Deformação real

Page 27: 3 - aula 3 Tracao

A relação tensão/deformação plástica num estado

uniaxial de tração reais de materiais metálicos é descrita

pela Equação de Hollomon:

n

pR H

H ou K: coeficiente de resistência

n: expoente de encruamento

εp ou εv : deformação plástica real

n

vv K

Encruamento

Page 28: 3 - aula 3 Tracao

O valor do expoente de encruamento é numericamente

igual a deformação real uniforme apresentada pelo

material:

realn

Encruamento

Page 29: 3 - aula 3 Tracao

Tabela de valores de “n” e “H”

n H (MPa)

Aço baixo carbono recozido 0,26 530

Aço ABNT 4140 recozido 0,15 640

Aço inox ABNT 304 recozido 0,45 1275

Alumínio recozido 0,20 180

Liga de alumínio ABNT 2024 -T4 0,16 690

Cobre recozido 0,54 315

Latão 70 - 30 recozido 0,49 895

Encruamento

Page 30: 3 - aula 3 Tracao

Até tensão limite de resistência (σLR), vale as relações:

Região de

deformação elástica

Região de

deformação plástica

uniforme (antes de

formar o “pescoço”)

RR E n

pR H

Encruamento

Page 31: 3 - aula 3 Tracao

Determinação de H e n:

n

pR H pR nH logloglog

1p HR

Quando:

OBS: a inclinação da reta log-log representa o valor

de n.

Encruamento

Page 32: 3 - aula 3 Tracao

FIM