RESUMO CAPITULO 3 RESISTNCIA DOS MATERIAIS, R.C. HIBBELER, 5 ED. PROPRIEDADES MECNICAS DOS MATERIAIS

SALVADOR NOVEMBRO DE 2011

DOUGLAS DE SANTANA VIEIRA LEONARDO PESSANHA

RESUMO CAPITULO 3 RESISTNCIA DOS MATERIAIS, R.C. HIBBELER, 5 ED. PROPRIEDADES MECNICAS DOS MATERIAIS

Trabalho apresentado disciplina Resistncia dos Materiais I da Universidade Salvador, do curso de Engenharia Mecnica sob a orientao de Francisco Lemos.

SALVADOR NOVEMBRO DE 2011

SUMRIO

1. OBJETIVO.............................................................................

.................042. TESTE

DE

TRAO

E

COMPRESSO.......................................................05 3. DIAGRAMA DEFORMAO.....................................................054. COMPORTAMENTO

TENSO-

DOS

MATERIAIS

DCTEIS

E

FRGEIS......................075. LEI

DE

HOOKE

E

ENERGIA

DE

DEFORMAO.........................................086. EXEMPLOS...........................................................................

.................09 a. Anexo: Questes Simuladas.

INTRODUO 1. OBJETIVO

O principal objetivo desde capitulo exemplificar os conceitos adquiridos no capitulo anterior (Deformao), assim como entender os efeitos da Tenso nos diversos tipos de materiais, efetuando analise do diagrama Tenso-Deformao nos matrias de engenharia a partir de ensaios experimentais.

DESENVOLVIMENTO

2. TESTE DE TRAO E COMPRESSO Os testes de TRAO OU COMPRESSO so considerados um dos principais artifcios da engenharia na descoberta das propriedades mecnicas de um determinado material. Saber a resistncia de um material e conhecer como ele se comporta ao ser submetido a uma carga, ou seja, se ele suporta sem muita deformao ou sem se romper a tenso que lhe aplicada. Para a realizao destes ensaios so produzidos corpos de prova, com o objetivo de padronizao do procedimento e garantir a confiabilidade dos resultados adquiridos. Esses corpos de prova possuem inicialmente medidas conhecidas e a partir dessas medidas ao final do teste pode-se associar as medidas finais ps deformao a fim de chegar a uma deformao para dado material. Alm disso mede-se em intervalos de tempo a carga que est sendo aplicada, seja ela tracionando ou comprimindo o corpo de prova, para se comparar com variao do comprimento longitudinal do corpo de prova. Esse valor usado no final para se determinar a deformao normal mdia do corpo estudado.

3. DIAGRAMA TENSO-DEFORMAO Com os dados coletos aps os testes de Trao ou Compresso, podem-se calcular os valores correspondentes a tenso e deformao do material e assim construir um grfico onde a curva resultante demonstra o comportamento do material. Vale lembrar que tal grfico, apesar de fornecer informaes importantes para a engenharia sobre determinado material, esse por sua vez no considera entre suas variveis a geometria da estrutura por exemplo, e por isso um grfico nunca ser exatamente como o outro pois nesse contexto se incluem a posio do material, suas imperfeies, composio qumica e

inmeros outros fatores. Por isso deve-se sempre ressaltar que essas curvas devem ser construdas com base em estudos estatsticos e com uma gama grande de valores para cada material. Considerando o AO como material para exemplificao da curva Tenso-Deformao, verifiquemos o grfico a seguir:

a. REGIO ELASTICA: a fase em que a deformao do material se mantm proporcional a carga que est sendo aplicada. Nesta etapa importante salientar que o material, sendo removida a carga, retornar quase que totalmente a sua forma original.

i. LIMITE DE PROPORCIONALIDADE o limite superior da reta definida pela regio elstica, tendendo a partir da fletir at o comportamento caracterstico da deformao plstica (permanente).

ii. LIMITE DE ELASTICIDADE o ponto onde se finda a

Regio elstica do material, a partir desse ponto, o corpo de prova comea a deformar permanentemente.

b. ESCOAMENTO a fase em que o material entra em colapso, caracterizando uma deformao plstica (permanente), com um pequeno aumento da tenso em relao o limite de elasticidade.

i. LIMITE DE ESCOAMENTO a tenso onde se inicia a fase de escoamento do material, geralmente difcil de ser exatamente definida por estar muito prxima do Limite de elasticidade.

c. ENDURECIMENTO POR DEFORMAO a fase em que o material tende a elevar sua resistncia mecnica, elevando conseqentemente a sua tenso. Tambm conhecido com ENCRUAMENTO, essa fase existe alongamento at se atingir o LIMITE DE RESISTENCIA que o ponto de tenso mxima que esse corpo de prova pode alcana.

d. ESTRICO a fase que mostra uma reduo da seo

transversal do material mostra uma reduo, uma vez que no possui mais a caracterstica de se deformar elasticamente ou plasticamente, fenmeno causado pelo deslocamento/deslizamentos internos do material, at o ponto de RUPTURA que o valor de tenso de que o material se rompe por causa da ao das foras internas cisalhantes.

Destaca-se que na engenharia especificamos os materiais para trabalharem em sua zona elstica visto que no so observadas distores severas nos materiais nessa fase.

4. COMPORTAMENTO DOS MATERIAIS DCTEIS E FRGEIS Quando se fala em diagrama Tenso-Deformao, podemos

classificar os materiais em DCTEIS ou FRGEIS, a depender do comportamento de sua curva. Os materiais chamados dcteis so aqueles com a capacidade de absorver muita energia antes de se romper, se deformando para evitar isso. Ou seja, os materiais dcteis so aplicados quando no projeto existe a necessidade de se absorver a energia aplicada em forma de choques ou de sobrecarga antes de se fraturar. Existem duas formas se mensurar a ductilidade de um determinado material. A primeira e mais usada calculando a porcentagem de sua elongao, conforme segue:

A segunda maneira se calculando a porcentagem da estrico do corpo de prova, ou seja, medindo a reduo da rea da seo do material, da seguinte maneira:

Os materiais chamados de FRGEIS so o oposto dos dcteis, pois esses por sua vez no apresentam ou apresentam em pequenas quantidades uma fase de escoamento. Geralmente sua falha derivada de um trinca ou imperfeio estrutural, onde se concentram as tenses sob qual submetida, espelhando-se rapidamente quando se atinge o limite. Por essa razo tambm percebe-se que os materiais frgeis so um pouco mais resistentes a esforos de compresso, uma vez que suas trincas ou imperfeies tem a tendncia a se fecharem nestas condies.

Vrios fatores podem determinar a fragilidade ou a ductilidade de um material, como a sua construo, a temperatura, composio qumica, tipo de esforo e outros. Por isso existem materiais que possuem as duas caractersticas a depender de sua aplicao, a exemplo do Ao.5. LEI DE HOOKE E ENERGIA DE DEFORMAO

A lei de Hooke, mostrada na figura a seguir, foi descoberta por Robert Hooke em 1676, e basicamente represente a fase de da Regio Elstica dos materiais.

Como podemos perceber, essa relao matemtica expressa exatamente a linearidade da Regio Elstica, que como vimos nos tpicos anteriores caracterizado como uma reta. O mdulo de elasticidade define a inclinao dessa reta, que por sua vez visualizada na poro inicial do diagrama Tenso-Deformao. Ao modo que aplicamos as cargas sobre os materiais, toda sua estrutura passa a armazenar internamente essa energia, ao longo do seu volume. Essa energia conhecida como Energia de Deformao. Essa convenientemente expressa por unidades de volume e se o material for dctil ainda aplicamos a Lei de hooke:

Com

isso

podemos

associar

nesse

contexto

outras

duas

propriedades relevantes dos materiais que so: RESILNCIA que quando a tenso atinge seu limite de proporcionalidade, determinada pelo mdulo da densidade da energia de deformao e;

TENACIDADE que definida pela rea

abaixo do curva, e

indica a densidade da energia de ruptura do material. 6. EXEMPLOS Para as questes de exemplo, vide manuscrito em anexo.