Propriedades Mecânicas

Propriedades Mecânicas

Para o estudo dos ensaios mecânicos são necessários previamente o entendimento e o conhecimento de alguns conceitos importantes. Todo material sólido quando submetido a esforços externos tem a capacidade de deformar-se. As propriedades mecânicas dos materiais definem o comportamento do material (resposta) quando sujeito a cargas externas, sua capacidade de resistir ou transmitir esses esforços sem se fraturar ou deformar de forma incontrolada.

Por exemplo, na área da Engenharia civil vemos que uma treliça plana esta sujeito a esforços normais (tração ou compressão) que incidem em seus nós, ou uma viga submetido a uma força vertical que tende a fletir o material, analogamente podemos pensar na área da mecânica um elevador que é “sustentado” por um cabo de aço ,que para deslocar(movimentar) certas cargas é submetido a um esforço de tração nos cabos ,ou também uma simples bricandeira de criança o “cabo de guerra” ambas as situações obviamente submetendo a esforços que tendem a alongar estes cabos. Portanto existe a necessidade do conhecimento das propriedades de um material, e a seleção correta dos mesmos para os fins industriais ao qual se destinam.Todos os materiais (estrutura) estão sujeito a algum tipo de esforço, são eles; tração, compressão, cisalhamento, flexão e torção.

Algumas propriedades mecânicas importantes que podemos citar são; elasticidade, plasticidade, dureza, resiliência, ductibilidade, tenacidade, etc.

Elasticidade/comportamento elástico

Vimos que todo material quando submetido a solicitações externas deforma-se, o comportamento elástico de um material é a capacidade que o mesmo tem em retornar sua forma e dimensões originais quando retirado os esforços externos sobre ele.

Plasticidade /comportamento plástico

O material já não consegue recuperar sua forma e dimensões originais pois o mesmo é submetido a tensões que ultrapassam um certo limite (chamada de limite elástico) no qual o material sofre um deformação permanente.

Ductibilidade

É a capacidade que um material tem em deforma-se plasticamente até sua ruptura. Um material que se rompe sem sofrer uma quantidade significativa de carga no regime plástico é denominado frágil.

Tenacidade

É a capacidade que um material tem em absorver energia ate a sua ruptura. Também pode ser definida como a energia mecânica necessária para levar um material a ruptura.

Resiliência

É a capacidade que o material tem em absorver energia no regime elástico (quando é deformado elasticamente).

Veja a tabela de Propriedades abaixo:

APÊNDICE – C – Propriedades Mecânicas de alguns materiais   (1)
	r	E	G	Tensão de Escoamento (2)	Tensão Última (Ruptura)	e	a

Materiais	Massa Específ. (ton/m3)	Módulo Elastic. longitud.(GPa)	Módulo Elastic. transver..(GPa)	s Tração (MPa)	t Cisalh. (MPa)	s Tração (MPa)	s Compres. (MPa)	t Cisalh. (MPa)	Elong. Percent. (%)	Coef. Dil.Tér (10-6C-1)
Aço Estrutural	7,86	200	76	250	150(3)	450	450(3)	270(3)	28	11,7
Aço 1010(4)  Lamin. quente)	7,86	205	79	180	108	330	330	198	25	11,7
Aço 1010 (Lamin. a frio)	7,86	205	79	300	180	370	370	220	20	11,7
Aço 1020 (Lamin.quente)	7,86	205	79	210	125	380	380	225	22	11,7
Aço 1020 (Lamin. a frio)	7,86	205	79	350	210	420	420	250	18	11,7
Aço 1030 (Lamin.quente)	7,86	205	79	260	155	470	470	280	20	11,7
Aço 1030 (Lamin. a frio)	7,86	205	79	450	270	530	530	315	16	11,7
Aço 1040 (lamin.quente)	7,87	210	80	290	215	530	530	315	18	11,7
Aço 1040 (lamin. a frio)	7,87	210	80	490	290	590	590	350	15	11,7
Aço 1050 (Lamin. quente)	7,86	210	80	340	200	630	630	375	15	11,7
Aço 1050 (Lamin. quente)	7,86	210	80	340	200	630	630	375	15	11,7
Aço  CA 25 (5)	7,86	210	80	250	150	300	300	180	18	11,7
Aço CA 60 (5)	7,86	210	80	600	360	660	660	390	5	11,7
Aço CP 150 (6)	7,86	210	80	1500	900	1570	1570	940	8	11,7
AçoInox (recoz)	7,92	190	78	510	305	1300	1300	780	12	11,7
Ferro Fundido Cinzento	7,64	90	641	-	-	210	800	-	4	10,4
Ferro Fundido Nodular	7,64	170	83	250	165	370	-	330	20	12,1
Liga Titânio	4,63	96	36	930	-	1.070	1.070	-	13
Alumín-2014T6	2,77	75	28	365	214	414	414	241	20	23,2
Alumín-6061T6	2,77	70	26	241	138	262	262	207		23,4
Latão (temper 7 )	8,47	105	39	105	65	330	332	220	62	20,0
Bronze (recozid)	8,86	100	45	140	85	340	340	200	50	16,9
Concreto (média)	2,41	24	-	-	-	-	25	-	-	10
Concreto (alta)	2,41	31	-	-	-	-	34	-	-	10,8
Vidro	2,50	75	27	-	-	5	10	-	-	79
Pinho (8)	0,55	13	-	56	-	-	51	7,6	-	-
Carvalho (8)	0,69	12	-	58	-	-	48	13	-	-
Polietileno	0,91	3	-	-	-	48	90	55	-	-
Granito	2,7	70	-	-	-	21	240	35	-	7,2

1   – as propriedades mecânicas dos materiais dependem não apenas da composição, mas também do tratamento térmico (têmpera, recozimento,...), de tratamento mecânico a frio ou a quente (forja,mento, laminação...), etc.

2  - a tensão limite de escoamento é considerada como se confundindo com os limites de proporcionalidade e de elasticidade

3   – para materiais dúteis as tensões limites de tração e de compressão são consideradas de igual valor enquanto as tensões limites tangenciais são verificadas com valor cerca de 60% das tensões normais.

4  – Classificação SAE – “10XX” sendo XX a % de C – Ex.: 1020 ® 0,20%C – para cada 0,01% de aumento na % deC, corresponde um aumento de 0,35MPa na tensão de escoamento.

4  – Aço para Concreto Armado.

5  – Aço para Concreto Protendido 6 -  65% Cu, 35%  Zn

7  – as propriedades da madeira são consideradas nas direções paralelas às fibras.

8  - para materiais que não apresentam escoamento definido é adotado como limite aquele que produzirá uma deformação permanente de valor arbitrado (p. ex. 0,2%).

BIBLIOGRAFIA RECOMENDADA:

 (1)  Ferdinand Beer & E. Russell Johnston Jr – Resistência dos Materiais (3ª  ed)

 (2)  Higdon, Ohlsen, Stiles & outros –Mecânica dos Materiais – (3ª  ed)

 (3)  E. P. Popov –Resistência dos Materiais – (2ª Ed)

 (4)  Timoshenko – Resistência dos Materiais (vol. 1 e  2)