tensÃo e deformaÇÃo_1

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1 TENSÃO E DEFORMAÇÃO Corpos de prova em máquina de ensaio de tração

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TENSÃO E DEFORMAÇÃOCorpos de prova em máquina de ensaio

de tração

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TENSÃO E DEFORMAÇÃO

Registro da força e do alongamento no ensaio de tração

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TENSÃO E DEFORMAÇÃO

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TENSÃO E DEFORMAÇÃODeformação Elástica

A deformação elástica é resultado de um pequeno alongamento ou contração da célula cristalina na direção da tensão (tração ou compressão) aplicada.Esta deformação não é permanente, o que significa que quando a carga é liberada, a peça retorna à sua forma original. Trata-se de processo no qual tensão e deformação são proporcionais. O gráfico da tensão x deformação resulta em uma relação linear. A inclinação deste segmento corresponde ao módulo de elasticidade, representado por “E”.

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TENSÃO E DEFORMAÇÃO

Módulo de Elasticidade

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TENSÃO E DEFORMAÇÃO

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TENSÃO E DEFORMAÇÃOMódulo de Elasticidade

O módulo de elasticidade do aço é cerca de 3 vezes maior que o correspondente para as ligas de alumínio, ou seja, quanto maior o módulo de elasticidade, menor a deformação elástica resultante.

Módulo de elasticidade “E”: rigidez ou uma resistência do material à deformaçãoelástica.

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TENSÃO E DEFORMAÇÃO

Módulo de ElasticidadeCom o

aumento da

temperatura, o módulo de

elasticidade tende a diminuir.

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TENSÃO E DEFORMAÇÃOLimite de proporcionalidade e Tensão limite de escoamento

Conforme já foi visto, o limite de proporcionalidadepode ser determinado como o ponto onde ocorre o afastamento da linearidade na curva tensão –deformação (ponto P)A posição deste ponto pode não ser determinada com precisão.Por conseqüência, foi adotada uma convenção: é construída uma linha paralela à região elástica a partir de umapré-deformação de 0,002, por exemplo. A intersecção desta linha com a curva tensão x deformação é a tensão limite de escoamento (σy).

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TENSÃO E DEFORMAÇÃOLimite de resistência à tração

Após o escoamento, a tensão necessária para continuar a deformação plástica aumenta atéum valor máximo (ponto M) e, então,diminui até a fratura do material. Para um material de alta capacidade de deformação plástica, o diâmetro do corpode prova (cp) decresce rapidamente ao

ultrapassar o ponto M e assim a carga necessária para continuar a deformação, diminui até a ruptura final. O limite de resistência à tração é a tensão no ponto máximo da curva tensão-deformação, i.é, é a máxima tensão que pode ser sustentada por uma estrutura que se encontra sob tração.

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TENSÃO E DEFORMAÇÃO

TenacidadeRepresenta uma medida da habilidade de um material em absorver energia até a Fratura. Pode ser determinada a partir da curva tensão – deformação. Ela é a área sobre a curva. Para que um material seja tenaz, Deve apresentar resistência e ductilidade. Materiais dúcteis são mais tenazes que os frágeis.

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TENSÃO E DEFORMAÇÃOResiliência

Capacidade de um material

absorver energia quando ele

é deformado elasticamente e

depois, com o descarregamento

ter essa energia recuperada.

O módulo de resiliência representa

a energia de deformação por unidade

de volume para tensionar um material

desde ausência de carga até o limite

de escoamento. O módulo de resiliência

é dado pela área da curva tensão- deformação

até o escoamento ou através da fórmula:

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TENSÃO E DEFORMAÇÃO

Observação: Pode-se distinguir um material dúctil de um frágil

pelo Alongamento Percentual que os dúcteis apresentam, maior

que 5%. Para o aço estrutural (ABNT A-36), por exemplo, é

comum uma redução percentual de área (RPA) da ordem de 60 a

70%.

Observamos que todos os materiais representados no diagrama ao lado têm o mesmo Módulo de Elasticidade, ou seja, sua rigidez é a mesma,

dentro da região elástica.

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TENSÃO E DEFORMAÇÃOEnsaio de tração uniaxial

O ensaio de tração consiste na aplicação de carga uniaxial crescente até a ruptura. Mede-se a variação do comprimento como função da carga e fornece-se dados quantitativos das características mecânicas dos materiais.

Os corpos de prova geralmente possuem seção transversal circular ou retangular com proporções geométricas normalizadas.

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TENSÃO E DEFORMAÇÃOETAPAS DE UM ENSAIO DE TRAÇÃO

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TENSÃO E DEFORMAÇÃOUNIDADES:

1 kgf = 0,454 lb = 9,807 N;1 kgf/mm2 = 1422 psi = 9,807 Mpa = 9,807 N/mm2

Tensão de escoamento;Tensão de máxima limite de resistência à tração;Tensão de ruptura;Alongamento;Estricção;Modulo de elasticidade.

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TENSÃO E DEFORMAÇÃO

Deformações Sob Carga Axial

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TENSÃO E DEFORMAÇÃOPropriedades mecânicas dos metais e ligas

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TENSÃO E DEFORMAÇÃO

EncruamentoA partir da região de escoamento,

o material entra no campo de

deformações permanentes, onde

ocorre endurecimento por trabalho

a frio (encruamento).

Resulta em função da interação entre

discordâncias e das suas interações

com obstáculos como solutos e

contornos de grãos. É preciso uma

energia cada vez maior para que

ocorra essa movimentação.

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TENSÃO E DEFORMAÇÃOEstricção (empescoçamento)

Região localizada em uma

seção reduzida em que grande

parte da deformação se concentra.

Ocorre quando o aumento da

dureza por encruamento é menor

que a tensão aplicada e o material

sofre uma grande deformação.

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TENSÃO E DEFORMAÇÃOTensão Verdadeira e Deformação Verdadeira

Na curva tensão-deformação

convencional após o ponto

máximo (ponto M), o material

aumenta em resistência devido

ao encruamento, mas a área da

seção reta está diminuindo devido

ao empescoçamento.

Resulta em uma redução na capacidade

do corpo em suportar carga.

A tensão calculada nessa carga é baseada

na área da seção original e não leva em

conta o pescoço produzido no cp.

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TENSÃO E DEFORMAÇÃOTensão Verdadeira e Deformação Verdadeira

A Tensão Verdadeira é definidacomo sendo a carga P dividido sobre a área instantânea, ou seja, área do pescoço após o limite de resistência à tração:

Conforme já visto, a

Deformação Verdadeira é

definida pela expressão:

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TENSÃO E DEFORMAÇÃORelações entre Tensões e Deformações Reais e Convencionais

Deformação: Tensão:

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TENSÃO E DEFORMAÇÃOEfeito da temperatura

A temperatura pode

Influenciar significativamente

as propriedades mecânicas

levantadas pelo ensaio

de tração. Em geral, a

Resistência diminui e a

ductilidade aumenta

conforme o aumento

de temperatura.

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TENSÃO E DEFORMAÇÃO

Relação de PoissonQuando uma barra é tracionada, o alongamento axial é acompanhado por umacontração lateral,isto é, a largura da barra torna-se menor e seu comprimento cresce. A relação entre as deformações transversal e longitudinal é constante, dentro da região elástica, e é conhecida como relação ou coeficiente de Poisson ν; assim:

Esse coeficiente é assim conhecido em razão do famoso matemático francês S. D. Poisson (1781-1840), que tentou calcular essa relação por meio de uma teoria molecular dos materiais. Para os materiais que têm as mesmas propriedades elásticas em todas as direções, denominados isotrópicos, Poisson achou ν = 0,25. Experiências com metais mostraram que ν usualmente cai na faixa de 0,25 a 0,35. Após definir-se o coeficiente de Poisson, pode-se obter então a deformação transversal:

εt = −ν ε

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TENSÃO E DEFORMAÇÃO

Deformações de Barras Carregadas Axialmente

Há uma variedade de casos que envolvem barras com carregamento axial

em que as deformações podem ser calculadas pela equação colocada a seguir. Por exemplo, é fácil determinar as deformações de uma barra carregada axialmente não somente pelas extremidades como também por uma ou mais forças axiais intermediárias, como se vê na Fig. abaixo:

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TENSÃO E DEFORMAÇÃODeformações de Barras Carregadas Axialmente

O procedimento para determinação da deformação da barra representada

nesta figura consiste em se obter a força axial em cada parte da barra, isto é,

nas partes AB, BC e CD e, em seguida, calcular separadamente o alongamento (ou

encurtamento) de cada parte. A soma algébrica dessas variações de comprimento

dará a variação total da barra. O mesmo método pode ser usado quando a barra

é formada por partes de diferentes seções transversais, como ilustrado na Fig.

anterior. Assim, vemos que, em geral, a deformação total δ, de barras formadas

por várias partes, sob ação de forças axiais ou tendo áreas diferentes de seções

transversais, pode ser obtida pela equação:

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BIBLIOGRAFIA:

Os slides contidos neste texto foram obtidos das seguintes

produções e livros:

• NOTAS DE AULA - Prof. Gilfran Milfont – Universidade de Pernambuco;

• RESISTÊNCIADOSMATERIAIS-Beer,Johnston,DeWolf-Ed.McGrawHill-3ªedição-2008;

• RESISTÊNCIADOSMATERIAIS-R.C.Hibbeler-Ed.PEARSON-7ªedição-2009;

• MECÂNICA ESTÁTICA – Meriam & Kraige - 5ªedição – 2004;

• RESISTÊNCIA DOS MATERIAIS – Profa. Salete Souza de Oliveira Buffoni – UFF.