PROJETO PRÁTICO DENSIDADE TEÓRICA X DENSIDADE EXPERIMENTAL

FACULDADE NORTE CAPIXABA DE SÃO MATEUS - MULTIVIX

4º PERIODO DO CURSO DE ENGENHERIA MECÂNICA TURMA A

PROJETO PRÁTICO

DENSIDADE TEÓRICA X DENSIDADE EXPERIMENTAL

SÃO MATEUS-ES

2015

PROJETO PRÁTICO

DENSIDADE TEÓRICA X DENSIDADE EXPERIMENTAL

Relatório apresentado mediante análise de laboratório realizado para abordagem do conteúdo sobre Análise de Densidade Teórica x Densidade Experimental referente à matéria Ciência e Tecnologia dos Materiais.

Professor (a):

SÃO MATEUS-ES

2015

FACULDADE NORTE CAPIXABA DE SÃO MATEUS - MULTIVIX

4º PERIODO DO CURSO DE ENGENHERIA MECÂNICA TURMA A

CHARLES ABEL

EVERTON DOS SANTOS

JONATHAN MACIEL

MAYKE SANTOS GASPARINI

RESUMO

PROPRIEDADE MECANICA DOS MATERIAIS

SÃO MATEUS-ES

2016

CHARLES ABEL MANETE SUIM

EVERTON DOS SANTOS

JONATHAN MACIEL

MAYKE SANTOS GASPARINI

RESUMO

PROPRIEDADE MECANICA DOS MATERIAIS

O estudo experimental das propriedades mecânicas dos materiais sólidos, e feito utilizando-se basicamente o princípio de “causa” e “efeito“ ou “estímulo” e “resposta”. Este princípio se baseia no fato de que as propriedades dos materiais podem ser inferidas da função de transferência que associa a causa ao seu efeito.  A causa utilizada no estudo das propriedades mecânicas é a aplicação de uma força externa F sobre o corpo de prova.

Os ensaios de tração e compressão

Estes ensaios são provavelmente uns dos mais comuns a serem usados em engenharia. Eles são empregados com o intuito de se determinar as propriedades mecânicas dos materiais ensaiados como, por exemplo, a tensão de falha, σfalha, ou a deformação específica de falha, εfalha, dos materiais. Outra determinação bastante comum é a obtenção do comportamento mecânico do material ensaiado em gráficos tensão-deformação específica (σ x ε), de onde se pode obter, entre outros parâmetros, o módulo de elasticidade, E, do material.

O procedimento a ser usado nestes ensaios deve estar atrelado a uma normalização vigente. No Brasil, o conjunto de normas técnicas a ser seguido é preconizado pela ABNT.

Abaixo, se ilustra, a título de exemplo, os corpos-de-prova de concreto (basicamente, cimento + areia + pedra britada + água) para ensaios de compressão e tração segundo a

ABNT (situação “A”) e, para comparação, segundo a ASTM (situação “B”), que preconiza o conjunto de normas adotado nos EUA.

[pic 2]

O Diagrama Tensão - Deformação Específica

A seguir, é apresentado um esquema do diagrama tensão versus deformação específica para um corpo-de-prova de aço com baixa percentagem de carbono (aço doce, por exemplo) ao ser submetido a um ensaio de tração. Neste diagrama, as tensões observadas no ensaio se desenvolvem ao longo do eixo das abscissas, enquanto que suas deformações específicas correspondentes crescem no eixo horizontal das ordenadas. As tensões (normais) são calculadas dividindo-se os valores de carga, P, pela área da seção transversal do corpo-de-prova, A0, medida antes do ensaio. As deformações específicas correspondentes a cada valor de tensão são calculadas dividindo-se os elongamentos, δ, 30 cm φ 15 cm 12 in. φ 6 in. 6 in. 6 in. 30 in. observados ao longo do ensaio, pelo comprimento, L0, do corpo de prova, medido antes do ensaio.

[pic 3]

Duas regiões completamente distintas em termos de comportamento mecânico são evidenciadas neste gráfico: a região elástica, definida pela tensão e deformação específica de escoamento do material, σY e εY, e a região plástica, definida a partir do fim da região elástica até a ruptura do material, caracterizada por σR e εR. O comportamento mecânico do material durante o desenvolvimento das tensões num regime elástico permite o retorno do corpo-de-prova à sua forma e dimensões originais, quando da ausência de carga aplicada. Este processo de carga e descarga, portanto, poderia se prolongar por inúmeras vezes sem que deformações residuais ocorressem no corpo-de-prova. Já na região plástica, este comportamento não ocorre, e o material, depois de aliviado de suas tensões, permaneceria com deformações residuais importantes. A curva de descarga, no entanto, se processaria numa inclinação paralela à reta observada na região elástica, como é exemplificado na ilustração. Assim, a tangente à reta da região elástica ou as tangentes às retas de descarga definem uma propriedade intrínseca do material: o módulo de elasticidade longitudinal ou módulo de Young, E. A região plástica, por sua vez, pode estar dividida em três regiões bem diferenciadas: uma região caracterizada por um patamar de escoamento, onde as deformações se processariam sem incremento das tensões; uma região de endurecimento do material; e uma região caracterizada por um estrangulamento localizado ou estricção da seção transversal do corpo-de-prova, principalmente após a ocorrência de uma tensão máxima ou última, σu. Desde que, em engenharia, as tensões normais do corpo-de-prova em questão são calculadas em função da área original de seção transversal, haveria uma diferença bastante grande, devido principalmente à estricção, entre estas tensões e as tensões “verdadeiras”, calculadas com atualização de área. Esta diferença também é ilustrada no gráfico. Uma outra simplificação adotada é que as tensões σY, σP (tensão de proporcionalidade) e aquela referente ao patamar de escoamento, na prática, são tomadas todas como um único ponto, já que normalmente ocorrem muito próximas umas das outras.

O Diagrama σ versus ε para materiais dúcteis e frágeis

Em termos de comportamento mecânico, os materiais são comumente classificados em dois grandes grupos: os dúcteis e os frágeis. Os materiais dúcteis, via de regra, experimentam grandes deformações antes de sofrerem ruptura ao passo que os frágeis evidenciam deformações muito menores, pouco ou nenhum escoamento e, muito importante, apresentam uma resistência muito maior quando submetidos à compressão do que quando à tração. Assim, os materiais frágeis, ao contrário dos dúcteis, tendem a sofrer rupturas bastante bruscas, sem qualquer “aviso”, chegando até mesmo a romperem com certa violência (ruptura explosiva) quando sob altas tensões de compressão. Abaixo se apresentam alguns exemplos de gráficos tensão versus deformação específica para materiais dúcteis com e sem patamar de escoamento (aço doce e alumínio), assim como para um material frágil (concreto). No caso do aço doce, a presença do patamar de escoamento permite uma fácil identificação da tensão de escoamento. Para o alumínio, esta tensão só é identificada graças a uma deformação específica residual convencional de 0,2% (ou 2 por mil).

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