Resistncia dos Materiais
Resistncia dos Materiais
CAPITULO 1
INTRODUO
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Resistncia dos Materiais
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
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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
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Os Materiais na Engenharia
Metais
Cermicos e VidrosCompsitos
Polmeros
Electrnicos
Naturais
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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
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Microscopia Electrnica
Microscpio electrnico de varrimento - SEM
Microscpio electrnico de transmisso - TEM
Ampliaes de 9000 vezes
Ampliaes de 250000 vezes
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MetaisPropriedades bsicas Resistentes e podem ser moldados Dcteis (deformam antes de quebrar) Superfcie metlica Bons condutores de corrente elctrica e de calor
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Os metais na tabela peridica
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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
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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
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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
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Os polmeros na tabela peridica
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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.
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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
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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
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Cbica de corpo centrado - ccc
Cbica de faces centradas - cfc
Hexagtonal compacta - HC
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Resistncia dos Materiais Dmitriy Mendeleev
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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
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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
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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
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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
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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
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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
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Materiais Anisotrpicos
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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
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Fora [N]
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Deslocamento [mm]
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Principio da sobreposio dos efeitos
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