IFPA - INSTITUTO FEDERAL DE EDUCAÇÃO, CIÊNCIA E TECNOLOGIA DO PARÁRESISTÊNCIA DOS MATERIAS IFPA – PARAUAPEBAS 11 DE MAIO DE 2015 1 2 . Professor: Daniel Moutinho. Curso: Técnico em Mecânica.Aluno: Julio Cesar Patiño Gasser Junior. Matéria: Resistência dos Matérias. Turma: P1011NA. ......................................................................................................................................SUMÁRIO Tema: “ A importância do estudo da resistência dos materiais metálicos e suas aplicações............ Pag..................... 04 DESENVOLVIMENTO ... Pag................................................................ 12 BIBLIOGRAFIA ............................. 05 CONCLUSÃO ............................ ” INTRODUÇÃO ..................................... Pag.............................................................................................. Pag................. 13 3 ................ quando submetido a solicitações externas (HIBBELER. Equilíbrio de um corpo deformável. época em que Galileu realizou experiências para estudar os efeitos de cargas em hastes e vigas feitas de vários materiais.2004). 4 . para a compreensão adequada dos fenômenos envolvidos. Verificação da segurança. Os objetivos do estudo da Resistência dos Materiais metálicos são: Determinação dos esforços. baseados em aplicações da mecânica a corpos materiais. denominando-se o estudo de Resistência dos Materiais. As propriedades mecânicas definem o comportamento do material quando sujeitos à esforços mecânicos. refere-se a esses estudos como mecânica dos corpos deformáveis ou simplesmente mecânica dos materiais. Determinação das tensões e das deformações a que estão sujeitos os corpos sólidos devido à ação dos esforços atuantes.INTRODUÇÃO A resistência dos materiais é o ramo da mecânica que estuda as relações entre cargas externas aplicadas a um corpo deformável e a intensidade das forças internas que atuam dentro do corpo. Dimensionamento. Atualmente. No entanto. A determinação ou o conhecimento das propriedades mecânicas é muito importante para a escolha do material para uma determinada aplicação. pois estas estão relacionadas à capacidade do material de resistir ou transmitir estes esforços aplicados sem romper e sem se deformar de forma incontrolável. Na época. no entanto. principalmente na França. bem como para o projeto e fabricação do componente. foi necessário estabelecer descrições experimentais precisas das propriedades mecânicas de materiais. A origem da resistência dos materiais remonta ao início do século XVII. Os métodos para tais descrições foram consideravelmente melhorados no início do século XVIII. abrangendo também o cálculo das deformações do corpo e o estudo da sua estabilidade. estudos foram realizados. onde é colocado vergalhões de aço dentro de uma estrutura de concreto para torná-la mais resistente (concreto armado). Algumas das propriedades são: Condutividade Térmica e Elétrica Os metais possuem elétrons livres em suas ligações metálicas. tirantes. Para efeito de estudo. a ligação metálica e muito forte. b) Placas e chapas: aqueles que possuem uma dimensão muito pequena em relação às outras duas. reatores. Outra aplicação desta propriedade é vista nos cabos de elevadores. Esta propriedade é muito utilizada em construções civis. Caso as cargas atuantes sejam aplicadas perpendicularmente ao seu plano. Resistência Os metais resistem bastante quando são tracionados com forças que tendem alongar ou torcer uma barra ou fio metálico. 5 . Essas propriedades vêm do tipo da estrutura e do tipo de ligação dos metais. ou seja. O conjunto de elementos resistentes de uma construção ou máquina denomina-se estrutura. Ex. Ponto de fusão e de ebulição altos Os metais fundem e fervem em temperaturas geralmente bem elevadas.DESENVOLVIMENTO Os metais possuem muitas propriedades características deles. pilares e vigas. que faz com que ele tenha uma grande funcionalidade no nosso dia-a-dia. como mencionado na propriedade anterior. como por exemplo. filamentos de lâmpadas. pois é graças a ela que podemos construir caldeiras. Estas propriedades vêm do fato. os átomos são intensamente unidos. de que. escoras. o que permite um trânsito rápido de temperatura e calor. Esta propriedade é muito importante. podemos classificar os elementos resistentes em: a) Barras: aqueles que têm uma das dimensões bem superior às demais. aquecer uma panela de ferro ou conduzir eletricidade até nossas casas. É por este motivo que os metais são bons condutores de calor e temperatura. mantém os átomos bem unidos. Esta propriedade dos metais é muito útil em nossas vidas. devido à ligação metálica ser muito forte. onde ocorrem aquecimentos intensos. Peça ou elemento resistente é todo corpo capaz de receber e transmitir forças. Contínuos: a matéria é distribuída continuamente no volume do corpo. especialmente projetada para tal função. Ex. c) Cascas: são elementos que possuem pequena espessura em relação à área da superfície média. o diagrama tensão-deformação para o material ensaiado. separações ou falhas. No entanto. Esses materiais devem satisfazer os seguintes requisitos: Isotrópicos: possuem as mesmas respostas mecânicas quando solicitados em qualquer direção. Uma máquina de teste. sem a presença de trincas. as hipóteses simplificadoras podem ser utilizadas em materiais que não se incluem nesses requisitos. d) Blocos: são elementos em que não há uma dimensão predominante em relação às outras. é utilizada para aplicar-se uma carga de compressão ou tração no corpo de prova em teste. as hipóteses simplificadoras podem ser utilizadas em materiais que não se incluem nesses requisitos. A resistência de um material depende da sua capacidade de suportar carga sem deformações excessivas ou ruptura.denomina-se placa. De fato. Homogêneos: em uma direção. são poucos os materiais que apresentam todos os requisitos (um exemplo é o aço). Ex. O valor desse alongamento é utilizando então para calcular a deformação do corpo de prova e a carga aplicada. juntamente com propriedades da seção transversal do corpo de prova. utilizando os conceitos definidos na sequência como aproximações de cálculo (um exemplo é o concreto). Os dados da carga aplicada são registrados em intervalos frequentes assim como o alongamento ou encurtamento do corpo de prova. Linearidade: possuem solicitações que apenas façam com que o material trabalhe no regime elástico linear. para calcular a tensão. Esse teste é utilizado principalmente para a obtenção da relação entre a tensão média e a deformação normal média. No entanto. laje. que é curva. De fato. são poucos os materiais que apresentam todos os requisitos acima (um exemplo é o aço). obtendo-se assim. denomina-se chapa. O teste é realizado através da conformação do material selecionado em corpos de prova de dimensões padronizadas por normas. 6 . Coesos: significa que todas as suas partes estão muito bem unidas. ao final do teste. Essa carga é aplicada a uma taxa muito lenta e constante até que o material atinja o ponto de ruptura. Se as cargas atuarem em seu próprio plano médio. viga parede. Essa propriedade é própria do material e deve ser determinada experimentalmente. possuem as mesmas propriedades em qualquer ponto. cúpula. utilizando os conceitos definidos na sequência como aproximações de cálculo (um exemplo é o concreto). O teste mais importante para a obtenção de propriedades mecânicas do material é o teste de tração ou compressão axial. Materiais dúcteis são aqueles que apresentam grandes deformações antes de se romperem como. um exemplo disso é o alumínio.Ensaios não destrutivos. O último ponto caracteriza a ruptura do material. ou seja. A madeira pode ser considerada como um material moderadamente dúctil. Os materiais são classificados como dúcteis e frágeis. a área da seção transversal em uma região localizada do corpo de prova. e as deformações produzidas são provocadas por tensão de cisalhamento até levar o corpo de prova à ruptura. começa a diminuir. que se desenvolve sem o acréscimo da tensão. Os ensaios destrutivos abordados nas próximas aulas deste módulo são: 7 . ordenada.O diagrama tensão-deformação é um gráfico bidimensional no qual se relacionam a tensão. Esse fenômeno é provocado por planos de deslizamento formados no interior do material. com a deformação. dependendo das suas características de tensão e deformação. pois suas características variam muito de uma espécie para outra. A maioria dos metais não apresentam escoamento constante além da faixa de elasticidade. mesmo que estes não fiquem inutilizados. uma vez que sua tensão e deformação não se relacionam linearmente em nenhuma parte do diagrama. abscissa. Existem vários critérios para classificar os ensaios mecânicos. o material passa a trabalhar no regime plástico. não provoca deformações irreversíveis no material. Ocorre após o termino do escoamento e caracteriza-se por um pequeno aumento residual de resistência do material. apresentando assim um comportamento elástico não linear. Ensaios destrutivos são aqueles que deixam algum sinal na peça ou corpo de prova submetido ao ensaio. A borracha natural é uma exceção geral a regra. Nem todos os materiais dúcteis apresentam o patamar de escoamento. A região de escoamento é caracterizada por uma deformação permanente do material. borracha. A classificação que adoptaremos neste módulo agrupa os ensaios em dois blocos: 1. o aço. obtidos pelo ensaio. assim que a carga para de ser aplicada. A partir da tensão de escoamento. pois nem limite de proporcionalidade tem. O endurecimento por deformação pode ser entendido como uma sobra de resistência do material.Ensaios destrutivos. Cada ponto do gráfico identifica uma leitura de tensão-deformação feita pela máquina de testes durante o ensaio. alumínio. Ao atingir o limite de resistência. 2. A estricção é um fenômeno que causa a redução da seção transversal do corpo de prova. por exemplo. o material retorna ao seu formato original. O comportamento elástico é caracterizado pelo fato de que uma carga aplicada ao material que não exceda do valor de. Torção 8.1-Tracção 2.Compressão 3. Analise cuidadosamente a ilustração a seguir.Flexão 6.Fluência 10.Corte 4.Embutimento 7. Fixa-se o corpo de prova na máquina por suas extremidades. Os ensaios não destrutivos tratados nas aulas deste módulo são: a) Visual b) líquido penetrante c) Partículas magnéticas d) Ultrassom e) Radiografia industrial O ensaio de tração geralmente é realizado na máquina universal.Dobramento 5. nunca inutilizam a peça ou corpo de prova. numa posição que permite ao 8 .Fadiga 11. por consequência. Por essa razão.Impacto Ensaios não destrutivos são aqueles que após sua realização não deixam nenhuma marca ou sinal e.Dureza 9. que mostra os componentes básicos de uma máquina universal de ensaios. podem ser usados para detectar falhas em produtos acabados e semiacabados. que tem este nome porque se presta à realização de diversos tipos de ensaios. você ficará sabendo quais as razões que explicam o pouco uso dos ensaios de compressão na área da mecânica. A máquina de tração é hidráulica. movida pela pressão de óleo. Nos ensaios de compressão. Dinamómetro é um equipamento utilizado para medir forças.equipamento aplicar-lhe uma força axial para fora. como ferro fundido. podemos praticar o cisalhamento com tesouras. principalmente em O ensaio de compressão é o mais indicado para avaliar essas características. em papel milimétrico. Podemos observar o esforço de compressão na construção mecânica. madeira. Afinal. Estudando os assuntos desta aula. ao cortar um tecido. os corpos de prova são submetidos a uma força axial para dentro. podemos dizer que a compressão é um esforço axial. A máquina de ensaio possui um registrador gráfico que vai traçando o diagrama de força e deformação. a grande exigência requerida para um projeto é a resistência à compressão. como molas e tubos. pedra e concreto. mas já praticou o cisalhamento muitas vezes em sua vida. à medida em que o ensaio é realizado. analisará as semelhanças entre o esforço de compressão e o esforço de tração. não se costuma utilizar ensaios de compressão para os metais. o projetista deve especificar um material que possua boa resistência à compressão. Ensaio de corte ou cisalhamento Pode ser que você não tenha se dado conta. Ensaio de compressão Estruturas e em equipamentos como suportes. distribuída de modo uniforme em toda a secção transversal do corpo de prova. prensas de corte. O que a compressão e a tração têm em comum De modo geral. barramentos etc. que não se deforme facilmente e que assegure boa precisão dimensional quando solicitado por esforços de compressão. Às vezes. estamos fazendo o cisalhamento. Porém. que tende a provocar um encurtamento do corpo submetido a este esforço. É também recomendado para produtos acabados. de modo a aumentar seu comprimento. ao fatiar um pedaço de queijo ou cortar aparas do papel com uma guilhotina. No caso de metais. bases de máquinas. Nesses casos. dispositivos especiais ou simplesmente aplicando esforços que resultem em forças 9 . já estudado nas aulas anteriores. principalmente quando se trata de materiais frágeis. e ficará a par dos procedimentos para a realização do ensaio de compressão. e está ligada a um dinamómetro que mede a força aplicada ao corpo de prova. que produzem fendas. assim. separando-se. A fractura por fadiga é facilmente identificável. devido à concentração de tensões. E ficará sabendo como são feitos os ensaios de cisalhamento de alguns componentes mais sujeitos aos esforços cortantes Ensaio de fadiga Fadiga é uma falha que pode ocorrer sob solicitações bastante inferiores ao limite de resistência do metal. não é difícil imaginar o perigo que pode representar. por escorregamento. onde a força cortante é o principal esforço que as uniões vão ter de suportar. por rebites ou por parafusos. A área de ruptura C tem um aspecto distinto da restante.cortantes. A fadiga é um processo progressivo mas a ruptura é brusca e. que se forma gradualmente. Saber até onde vai esta resistência é muito importante. uma sobre a outra. 10 . que envolve corte de chapas. É consequência de esforços alternados. principalmente na estamparia. isto é. Ao ocorrer o corte. Nesta aula você ficará conhecendo dois modos de calcular a tensão de corte: realizando o ensaio de corte e utilizando o valor de resistência à tração do material. em geral na superfície. A esse fenómeno damos o nome de corte. na região elástica. as partes se movimentam paralelamente. uma vez que cargas variáveis ocorrem em inúmeros casos. ou nas uniões de chapas por solda. Todo material apresenta certa resistência ao corte. utilidades domésticas e uma infinidade de quinquilharias fabricadas pelos chineses.CONCLUSÃO Hoje em dia é comum encontrar uma grande variedade de artigos importados em qualquer supermercado e até mesmo em pequenas lojas: são produtos electrónicos panelas antiaderentes. Qualquer que seja a procedência do produto. é necessário recorrer à confecção de corpos de prova. Mas na prática isso nem sempre é realizável. nas mesmas condições. Além disso. o alongamento é uma medida da sua ductilidade. Os ensaios não indicam propriedades de uma maneira absoluta. no ensaio de tração de um corpo de prova de aço. porque não reproduzem totalmente os esforços a que uma peça é submetida. Este valor é afetado pelo comprimento do corpo de prova. os resultados assim obtidos teriam apenas uma importância particular para aquele produto. pelo seu formato. independentemente das estruturas em que serão utilizados. 11 . pela velocidade de aplicação da carga e pelas imprecisões do método de análise dos resultados do ensaio. os ensaios têm maior significado pois procuram simular as condições de funcionamento do mesmo. em qualquer lugar do mundo. os testes pelos quais ele passou em seu país de origem devem poder ser repetidos. Para determinarmos as propriedades dos materiais. Por exemplo. Quando realizados no próprio produto. A crescente internacionalização do comércio de produtos põe em destaque a importância da normalização dos ensaios de materiais. Os resultados obtidos dependem do formato do corpo de prova e do método de ensaio adoptado. em serviço. Edgard Blücher: SP 1974 4. Rio de Janeiro – ISBN – 85-201-0189-5 FEODOSSIEV. .marioloureiro. ed.doc GOMES. p.. não só provenientes da determinação das propriedades dos materiais. o qual leva em consideração as incertezas. quando não são suficientemente representativos dos comportamentos em serviço. 45-9.Resistência dos Materiais . Célio G. p... V. mas também da precisão das hipóteses teóricas referentes à existência e ao cálculo das tensões em toda a estrutura. SÉRGIO AUGUSTO de Ensaios Mecânicos de Materiais Metálicos.Resistência dos Materiais . exigem na fase de projeto das estruturas a introdução de um factor multiplicativo chamado coeficiente de segurança. 56-68 12 .Livraria Kosmos DI BLASI.Portanto. .Resistência dos Materiais .Editora Mir – Moscou SOUZA./MecMateriais/1MecanicaMateriais.net/ensino/. os resultados dos ensaios. . Sérgio C. BIBLIOGRAFIA www.Editora Interamericana Ltda. I.