Lista de Exercícios - Propriedades Mecânicas

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Instituto de Estudos Superiores da Amazônia Ciência dos Materiais Belém, maio de 2012 Prof. André Sarmento Lista de Exercícios – Propriedades Mecânicas 1 – Qual a equação que define a chamada Tensão de Engenharia, usada no Ensaio de Tração? 2 – Qual a equação que descreva a chamada Deformação de Engenharia, usada no Ensaio de Tração? 3 – Faça um desenho esquemático dos componentes de uma máquina de ensaio de tração, explicando o seu funcionamento básico. 4 – Indique, na figura a seguir, onde ocorre deformação elástica e onde ocorre deformação plástica.

5 – Qual a diferença entre as curvas de carga versus alongamento e tensão versus deformação? 6 – Qual a quantidade de deformação permanente necessária para caracterizar que o material chegou ao seu limite de escoamento? Como você acredita que se chegou a este valor? 7 – O que é o Módulo de Elasticidade? 8 – O que é o Módulo de Young? 9 – Qual a equação que relaciona o Módulo de Elasticidade com a tensão e a deformação? 10 – Qual a diferença entre Limite de Escoamento e Limite de Resistência à Tração? 11 – Esboce o gráfico Tensão versus Deformação para um material frágil e para um material dúctil. 12 – O que é recuperação elástica? 13 – O que é resiliência? Qual a equação que a define?

14 – Quais as diferenças entre as curvas de tensão-deformação verdadeira e de tensão-deformação de engenharia? Trace um gráfico que mostre as duas, qualitativamente, para um corpo de prova. 15 – O que é o endurecimento por encruamento? Em que tipo de processo de conformação de metais ele pode ser aplicado? 16 – Qual material tem maior módulo de elasticidade, o aço carbono 1040 ou o alumínio? Que influência isto tem no comportamento do material em serviço? 17 – Esboce o gráfico de tensão versus deformação para um típico material com alta ductilidade e alta resistência. 18 - Esboce o gráfico de tensão versus deformação para um típico material com baixa ductilidade e alta resistência. 19 - Esboce o gráfico de tensão versus deformação para um típico material com baixa ductilidade e baixa resistência. 20 – O que é coeficiente de Poisson? Qual a equação que o define? 21 – O que é o Módulo de Rigidez? Como ele está relacionado com o Coeficiente de Elasticidade? 22 – As cerâmicas e os vidros são materiais frágeis ou dúcteis? Esboce um gráfico de tensãodeformação típico para estes tipos de materiais. 23 – Em materiais frágeis, o ensaio de flexão é mais fácil de ser conduzido do que o ensaio de tração. Faça um esboço das forças que agem sobre um corpo de prova durante um ensaio deste tipo. 24 – O que é o Módulo Dinâmico de Elasticidade, frequentemente usado em polímeros? 25 – Por que em aplicações com polímeros o Módulo Dinâmico de Elasticidade é bastante usado? 26 – Os três pontos σ – ε a seguir são fornecidos para uma liga de titânio para aplicações aeroespaciais. ε = 0,002778 (a σ = 300 MPa), ε = 0,005556 (a σ = 600 MPa) e ε = 0,009897 (a σ = 900 Mpa). Calcule E para esta liga. 27 – Se o Coeficiente de Poisson para a liga do problema 26 for 0,35, calcule (a) o Módulo de Cisalhamento (G) e, (b) a Tensão de Cisalhamento τ necessária para produzir um deslocamento angular α 0,2865º. 28 – Considere o aço carbono 1040 listado na tabela 6.2. (a) Uma barra com diâmetro de 20 mm dessa liga é usada como membro estrutural em um projeto de engenharia. O comprimento sem tensão da barra é exatamente igual a 1 m. A carga estrutural na barra é de 9 x 104 N sob tração. Qual será o comprimento da barra sob essa carga estrutural? (b) Um engenheiro está considerando uma mudança estrutural que aumentará a carga de tração neste membro. Qual é a carga de tração máxima que pode ser permitida sem produzir deformação plástica extensa da barra? Dê a sua resposta em N. 29 – O tratamento térmico da liga do problema 28 não afeta significativamente o módulo de elasticidade, mas muda a resistência e a ductilidade. Para determinado tratamento térmico, os dados de propriedades mecânicas correspondentes são: LE = 1100 MPa, LRT = 1380 MPa e % de alongamento na fratura = 12. Novamente, considerando uma barra desta liga com 20 mm de

diâmetro e 1 m de comprimento, qual a carga de tração máxima que pode ser permitida sem produzir deformação plástica extensa na barra? 30 – Na tabela a seguir estão os dados de um ensaio de tração para um aço inoxidável. O diâmetro original do corpo de prova é de 12,7 mm.

a) Tabule estes dados em um programa de planilha eletrônica, por exemplo, o Microsoft Excel ou o BrOffice. Crie três novas colunas, com os valores de alongamento, tensão e deformação, usando os recursos de fórmulas do programa de planilha eletrônica. b) Usando os recursos gráficos do programa de planilha eletrônica, trace os gráficos alongamento x carga, usando a escala de 0 a 18 mm para o gráfico, e tensão x deformação, usando as escalas de 0 a 0,4, num primeiro gráfico e de 0 a 0,004 em um segundo gráfico. c) Quais os valores de E, LE e LRT? Respostas dos problemas: 26 – E = 108 GPa 27 –

(a) G = 40 GPa (b) τ = 200 MPa

28 –

(a) l = 1,00143 m (b) Pmax = 188,4 kN

29 – Pmax = 345,5 kN

30 – As tabelas deverão ter os dados a seguir (não necessariamente na ordem das colunas mostrada):

Os gráficos serão os seguintes: