capitulo 1 - hipóteses da resistência dos materiais

Resistncia dos Materiais


CAPITULO 1

INTRODUO

DEMGi - Departamento de Engenharia Mecnica e Gesto Industrial


Resistncia dos Materiais: Cincia que estuda os mtodos de clculo, na engenharia da:

Resistncia Rigidez Estabilidade dos elementos constituintes de estruturas e/ou mquinas. Resistncia: Capacidade de uma estrutura (mquina) e seus elementos constituintes (rgos) de resistir a uma determinada carga sem se destruir. Rigidez: Capacidade de uma estrutura (mquina) e seus elementos constituintes (rgos) de resistir a cargas exteriores que tendem a provocar deformaes. Estabilidade: Capacidade de uma estrutura (mquina) e seus elementos constituintes (rgos) de conservar a forma original de equilbrio elstico.DEMGi - Departamento de Engenharia Mecnica e Gesto Industrial


Substncias que apresentam as suas partculas dispostas num arranjo interno regularmente determinado Substncias que mantm um volume e forma fixos. A estrutura fsica dos slidos depende do arranjo e foras de ligao entre seus tomos, ies ou molculas. POLMEROS COMPSITOS

CERMICOSNaClDEMGi - Departamento de Engenharia Mecnica e Gesto Industrial


Os Materiais na Engenharia

Metais

Cermicos e VidrosCompsitos

Polmeros

Electrnicos

Naturais



Microscopia ptica e ElectrnicaO microscpio um aparelho utilizado para visualizar estruturas minsculas

Ampliaes de 1500 vezes

Microscpio ptico: 1 - Ocular; 2 - Revlver; 3 - Objectiva; 4 - Parafuso macromtrico; 5 - Parafuso micromtrico; 6 - Platina; 7- Espelho; 8 - CondensadorDEMGi - Departamento de Engenharia Mecnica e Gesto Industrial

5


Microscopia Electrnica

Microscpio electrnico de varrimento - SEM

Microscpio electrnico de transmisso - TEM





MetaisPropriedades bsicas Resistentes e podem ser moldados Dcteis (deformam antes de quebrar) Superfcie metlica Bons condutores de corrente elctrica e de calor


7

8Resistncia dos Materiais

Os metais na tabela peridica


8


Cermicos e vidrosPropriedades bsicas

So uma combinao de metais com O, N, C, P, S So altamente resistentes temperatura (refractrios) So isolantes trmicos e elctricos So frgeis (quebram sem deformar) So menos densas do que metais Podem ser transparentes


9


Os cermicos na tabela peridica

Cermicos so formadas por combinao de metais com os elementos C, N, O, P e S. Si e Ge so semicondutores mas so usados em cermicos de forma equivalente a metaisDEMGi - Departamento de Engenharia Mecnica e Gesto Industrial


PolmerosPropriedades bsicas So sintticos - feitos pelo homem Altamente moldveis - plsticos So formados pela combinao de unidades - meros So formados por um nmero bem limitado de elementos. C e H, O (acrlicos), N (nylons), F (fluor-plsticos) e Si (silicones). So leves e no frgeis Em geral so menos resistentes do que metais e cermicas



Os polmeros na tabela peridica



SemicondutoresPropriedades bsicas Todos os componentes electrnicos do computador Condutividade finamente controlada pela presena de impurezas Podem ser combinados entre si para gerar propriedades electrnicas e pticas sob medida. So a base da tecnologia de electrnica lasers, detectores, circuitos integrados pticos e clulas solares.



Os semicondutores na tabela peridica

Quando combinados entre si (coluna III-V e II-VI) os metais (quadrados claros) assumem propriedades semicondutoras.DEMGi - Departamento de Engenharia Mecnica e Gesto Industrial


Estrutura Cristalina Muitos materiais - metais, algumas cermicas, polmeros - ao solidificarem, organizam-se numa rede geomtrica 3D - a rede cristalina. Estes materiais cristalinos, tm uma estrutura altamente organizada, em contraposio aos materiais amorfos, nos quais no h ordem de longo alcance.Cristal 1

Fronteira

Cristal 2

2nm

Fronteira entre dois cristais de TiO2 Note a organizao geomtrica dos tomos

Carbono amorfo Note a desorganizao na posio dos tomos

Imagens obtidas com Microscpio Eletrnico de Transmisso (TEM).DEMGi - Departamento de Engenharia Mecnica e Gesto Industrial


Cbica de corpo centrado - ccc

Cbica de faces centradas - cfc

Hexagtonal compacta - HC


Resistncia dos Materiais Dmitriy Mendeleev



Estrutura Cbica de Corpo Centrado - C. C. C A rede cbica de corpo centrado uma rede cbica na qual existe um tomo em cada vrtice e um tomo no centro do cubo. Os tomos tocam-se ao longo da diagonal.

a R

1 tomo inteiro Factor de compacidade atmicaFCA !

1/8 de tomo

Volume( tomos ) ! Volume(clula ) N ( tomos )V (1tomo) ! ! a3 4 N ( tomos ) TR 3 3 ! 3 a



Estrutura Cbica de Faces Centradas - C. F. C A rede cbica de face centrada uma rede cbica na qual existe um tomo em cada vrtice e um tomo no centro de cada face do cubo. Os tomos se tocam ao longo das diagonais das faces do cubo.

aR

1/8 de tomo

1/2 tomo

Factor de compacidade atmica

FCAcfc = Volume dos tomos = 0.74 Volume da clulaA rede cfc a mais compacta



Estrutura Hexagonal Compacta - HC A rede hexagonal compacta pode ser representada por um prisma com base hexagonal, com tomos na base e topo e um plano de tomos no meio da altura.

c c/2 a

FCA = 0.74 A rede HC to compacta quanto a CFC



Sumrio : Hipteses da Resistncia dos Materiais Continuidade Homogeneidade Elasticidade, Pequenas deformaes, Principio da sobreposio, Isotropia, Anisotropia Competncias: No final do capitulo os alunos devero ser capazes de saber

quando podem ser aplicadas as teorias de clculo usadas na Mecnica dos corpos deformveis de modo a avaliar o comportamento mecnico dos materiais.DEMGi - Departamento de Engenharia Mecnica e Gesto Industrial


HIPTESES DA RESISTNCIA DOS MATERIAIS Continuidade do material Homogeneidade e isotropia do material

Pequenas deformaes

Elasticidade perfeita dos materiais Relao linear entre as foras e os deslocamentos Princpio da sobreposio



Visualizao de Defeitos Pontuais

Auto-intersticial tomo da prpria rede ocupando um interstcio

Impureza Intersticial tomo diferente ocupando um interstcio

Impureza Substitucional tomo diferente ocupando um vazio

Vazio ausncia de tomo



Materiais Anisotrpicos



Limite de cedncia

0

0.002

0.004

0.005

0.008

0.010

Extenso, I (mm/mm)DEMGi - Departamento de Engenharia Mecnica e Gesto Industrial


Fora [N]


Deslocamento [mm]


Principio da sobreposio dos efeitos


capitulo 1 - hipóteses da resistência dos materiais

Documents