Propriedades Mecanicas Ligia site

(1)

• O material se deforma quando “puxado”

(aplicação de tensão)?

• A deformação é permanente?

• Como vocês quantificariam a deformação?

• Podemos relacionar a deformação com a

aplicação da tensão? Esboce um gráfico partir

dos dois materiais recebidos.

(2)

(3)

• Propriedade

– Tipo e intensidade da resposta a um estímulo que é imposto

ao material

• As principais propriedades dos materiais podem ser

agrupadas em:

– Mecânicas – Elétricas – Térmicas – Magnéticas – Ópticas – Químicas

ou de Degradação (corrosão, oxidação, desgaste)

Propriedades de um Material

Estímulo Força ou carga Campo elétrico Calor Campo magnético Radiação eletromagnética Agentes químicos

Relembrando

(4)

ESTO006-17: MATERIAIS E SUAS

PROPRIEDADES

UNIVERSIDADE FEDERAL DO ABC

Centro de Engenharia, Modelagem e Ciências Sociais Aplicadas (CECS)

Prof. Lígia Maia

COMPORTAMENTO MECÂNICO

DOS MATERIAIS

(5)

IMPORTÂNCIA

• Aplicações onde são necessárias solicitações mecânicas.

• Atender as exigências de serviço previstas.

Propriedades Mecânicas dos Materiais : Introdução

Video

https://www.youtube.com/watch?v

=XvnkudeQFIY

(6)

POR QUÊ ESTUDAR?

• A determinação e/ou conhecimento das propriedades mecânicas é

muito importante para a

escolha do material

para uma determinada

aplicação, bem como para o

projeto e fabricação do componente

.

Propriedades Mecânicas dos Materiais : Introdução

Video

https://www.youtube.com/watch?v

=XvnkudeQFIY

(7)

POR QUÊ ESTUDAR?

As propriedades mecânicas

definem

Esforços mecânicos estão relacionadas à capacidade do material de

resistir ou transmitir estes esforços aplicados (ou se deformar, se romper)

Propriedades Mecânicas dos Materiais : Introdução

o comportamento do material

quando sujeito à esforços

(8)

PROPRIEDADES

MECÂNICAS

Depende de Fatores: natureza da carga aplicada,

duração da aplicação, condições ambientais.

Descrevem o comportamento do material sob

carregamento mecânico

 Que gera tensões

Propriedades Mecânicas dos Materiais : Introdução

Definir carregamento mecânico e os tipos

Demonstrar na sala, com ajuda deles

TRAÇÃO COMPRESSÃO CISALHAMENTO TORÇÃO

As TENSÕES podem ser de TRAÇÃO, COMPRESSÃO, CISALHAMENTO ou TORÇÃO.

PROPRIEDADES

MECÂNICAS

(9)

PROPRIEDADES

MECÂNICAS

Descrevem o comportamento do material sob

carregamento mecânico

 Que gera tensões

Podem variar com a temperatura, tempo, nível

de solicitação, condições climáticas, etc.

Propriedades Mecânicas dos Materiais : Introdução

Definir carregamento mecânico e os tipos

Demonstrar na sala, com ajuda deles

PROPRIEDADES

MECÂNICAS

(10)

PROPRIEDADES

MECÂNICAS

Descrevem o comportamento do material sob

carregamento mecânico

 Que gera tensões

Medidas através de testes padrões normatizados.

Ensaios mecânicos

Propriedades Mecânicas dos Materiais : Introdução

Definir carregamento mecânico e os tipos

Demonstrar na sala, com ajuda deles

PROPRIEDADES

MECÂNICAS

(11)

PRINCIPAIS PROPRIEDADES MECÂNICAS

• Resistência à Tração

• Elasticidade

• Ductilidade

• Resistência ao impacto

• Fluência

• Fadiga

• Dureza

• Tenacidade

• Rigidez

Cada uma dessas propriedades está associada à

habilidade do material de resistir às forças mecânicas

e/ou de transmití-las.

Propriedades Mecânicas dos Materiais : Introdução

(12)

Como Determinar as Propriedades Mecânicas dos

Materiais?

• Geralmente, usa-se normas técnicas para o

procedimento dos ensaios

e

confecção do

corpo de prova

para garantir que os resultados

sejam comparáveis e comparáveis.

Propriedades Mecânicas dos Materiais : Introdução

• A determinação das propriedades mecânicas é feita através de

ensaios mecânicos

 tração, compressão, flexão, fadiga...

• Utiliza-se

corpos de prova

 amostra representativa do material com

(13)

Conceitos de Tensão e Deformação

TENSÕES:

• Note que a tensão e a pressão são grandezas fisicamente análogas, ambas tendo unidades de força dividida por área (no Sistema Internacional: Newton/metro2).

• O comportamento mecânico de um material reflete a relação entre a sua

resposta ( DEFORMAÇÃO) a uma carga ( TENSÃO) que esteja sendo aplicada sobre um corpo fabricado deste material.

(14)

• As deformações podem ser ELÁSTICAS ou PLÁSTICAS.

Conceitos de Tensão e Deformação

• As DEFORMAÇÕES ELÁSTICAS não são permanentes, isto é, são deformações que desaparecem quando a tensão aplicada é retirada. Dito de outra forma, as deformações elásticas são reversíveis.

• As DEFORMAÇÕES PLÁSTICAS são permanentes, isto é, permanecem após a tensão aplicada ser retirada. Deformações plásticas são irreversíveis, sendo acompanhadas por deslocamentos atômicos permanentes.

(15)

Perguntas para um projeto de Engenharia

Descrição básica do material

Ensaio de Ruptura por Tração (Ensaio de Tração)

Def de Newton

Conceitos de Tensão e Deformação

Obtida por

• Quão forte é este material?

(16)

Ensaio de Tração

• Os CORPOS DE PROVA utilizados nos ensaios de tração podem ter diferentes formas e dimensões.

• As medidas de TENSÃO são feitas com uma CÉLULA DE CARGA.

• As medidas de DEFORMAÇÃO são feitas com um EXTENSÔMETRO ou diretamente sobre o corpo de prova.

CORPO DE PROVA

MÁQUINA DE ENSAIO Corpo

de Prova

O corpo de prova é tracionado à uma velocidade constante e a carga necessária para produzir um determinado alongamento é monitorada.

(17)

LRT LP LE TEN SÃ O (  ) u 0,2% T DEFORMAÇÃO ()  = F / A_o



 (l - lo) / lo = l / lo

Curva tensão - deformação

Ensaio de Tração

Definir cada ponto escrevendo

na lousa – primeiro

rapidamente e com detalhes

quando entrar nos slides para

a região elástica e plástica

Na lousa desenhar a curva

carga (força – N) vs

alongamento (mm)

E tensão (Mpa  força por

área  N/mm2) vs deformação

(mm/mm)

O corpo de prova é tracionado à uma velocidade constante e a carga necessária para produzir um determinado alongamento é monitorada.

.

P LRT LP

.

E_ LE TEN SÃ O (  ) u 0,2% T DEFORMAÇÃO ()

.

P

(18)

LRT LP LE T ENS Ã O (  ) u 0,2% _T DEFORMAÇÃO ()  = F / A_o



 (l - lo) / lo = l / lo

Curva tensão - deformação

Ensaio de Tração

Definir cada ponto

escrevendo na lousa

Região de deformação elástica

Região de deformação plástica

(19)







E

Lei de Hooke

Válido para materiais perfeitamente elásticos

E = módulo de elasticidade ou módulo de Young

 Considerado como a rigidez ou a resistência a

deformação elástica Carregamento

Descarregamento Inclinação: módulo de elasticidade

ELASTICIDADE

Ensaio de Tração

Deformação T ens ão

(20)

ELASTICIDADE

Mecanismo de deformação elástica

Ensaio de Tração

Regime Elástico  Curva tensão – deformação

 Átomos fortemente ligados Átomos fracamente ligados F r Força de Ligação vs. Distância Interatômica

• O módulo de elasticidade é proporcional

ao valor da derivada dF/dr no ponto r =r₀.

• O módulo de elasticidade representa

uma medida da intensidade das forças

de ligação interatômicas.

• Não há rompimento de ligações químicas mas alongamento

(21)

ENCOLHIMENTO LATERAL – (Com o alongamento vertical)

Considerando-se que o volume é aproximadamente constante,

havendo uma variação de tamanho na direção axial, esta

deverá ser compensada na direção transversal.

Ensaio de Tração

(22)

Para ΔV = 0  ν = 0,5 Para ΔV > 0  ν < 0,5

Razão de Poisson

ENCOLHIMENTO LATERAL – (Com o alongamento vertical)

Ensaio de Tração

Regime Elástico  Curva tensão – deformação

Relação entre a deformação transversal e a axial

•Para a maioria dos metais ν ≈ 0,3

•A cortiça (e outros materiais celulares) têm ν ≈ 0 •A borracha tem ν ≈ 0,5

(23)

- Corresponde à capacidade de o

material absorver energia quando ele

é deformado elasticamente e, depois,

recuperar essa energia

- Módulo de resiliência  é a área abaixo da parte elástica da curva de tração

U

_r

=



_z2

_/2E

- Materiais resilientes são aqueles que têm

alto limite de escoamento e módulo de elasticidade pequeno  materiais utilizados para molas

_esc

Resiliência

Ensaio de Tração

(24)

- Tensões de cisalhamento produzem deslocamento de um plano de átomos em relação ao plano adjacente

Módulo de Cisalhamento ou de Rigidez

Ten

Existe uma correlação entre módulo de elasticidade, módulo de cisalhamento e a razão de Poisson:

Correlação com o cisalhamento

Tensão de cisalhamento por deformação de cisalhamento

Regime Elástico  Curva tensão – deformação

Ensaio de Tração

Podemos entender o

comportamento em cisalhamento a partir do

(25)

 Deformação irreversível, não recuperável.

 Ocorre após um certo nível de deformação elástica, recuperável.

 Na maioria dos projetos de engenharia é importante trabalhar na região elástica, portanto é preciso definir um limite de tensão que o material irá resistir antes de se deformar plasticamente

 Para alguns metais, a transição entre regimes elástico e plástico é suave, então é necessário definir um valor para o Limite (Tensão) de Escoamento σ_y

Deformação Plástica

Regime Plástico  Curva tensão – deformação

Ensaio de Tração

 Destruição de ligações com átomos vizinhos e novas ligações com novos vizinhos (movimento de discordância).

 Na maioria dos projetos de engenharia é importante trabalhar na região elástica, portanto é preciso definir um limite de tensão que o material irá resistir antes de se deformar plasticamente

 Para alguns metais, a transição entre regimes elástico e plástico é suave, então é necessário definir um valor para o Limite (Tensão) de Escoamento σ_y

(26)

Quando o fenômeno de escoamento não é nítido, a tensão de escoamento é aquela necessária para promover uma deformação permanente de n%

Deformação Plástica

Regime Plástico  Curva tensão – deformação

(27)

Alguns materiais mostram limite de escoamento bastante nítido.

Limite de escoamento superior Limite de escoamento inferior Deformação Tens

ão Não é necessário utilizar método descrito _{anteriormente; o limite de escoamento}

pode ser determinado diretamente do gráfico

Fenômeno do pico de escoamento descontínuo Escoamento

Deformação Plástica

Deformação não homogênea

Regime Plástico  Curva tensão – deformação

(28)

Deformação Plástica

Regime Plástico  Curva tensão – deformação

Ensaio de Tração

Mecanismo

Analogia entre a movimentação de uma lagarta e de uma discordância.

Formação de um degrau na superfície de um metal pela movimentação de (a) uma discordância em cunha e (b) uma discordância em hélice.

(a)

(b)

 Destruição de ligações com átomos vizinhos e novas ligações com novos vizinhos (movimento de discordância).

(29)

Deformação Plástica

Regime Plástico  Curva tensão – deformação

Ensaio de Tração

Mecanismo de deformação plástica

(30)

• A movimentação das discordâncias se dá preferencialmente através de planos específicos e, dentro desses planos, em direções específicas, ambos com a maior densidade atômica de um dado reticulado cristalino.

• Essa combinação de um plano e uma direção é chamada de SISTEMA DE ESCORREGAMENTO (“slip system”).

Sistemas de Escorregamento

Sistemas de escorregamento nos cristais CFC

Deformação Plástica

Regime Plástico  Curva tensão – deformação

Ensaio de Tração

(31)

Deformação Plástica

Regime Plástico  Curva tensão – deformação

Ensaio de Tração

Mecanismo de deformação plástica

Deformação Plástica em Monocristais

Escorregamento macroscópico em um monocristal Escorregamento em um monocristal de zinco  Frente a tração

(32)

Deformação Plástica

Regime Plástico  Curva tensão – deformação

Ensaio de Tração

Mecanismo de deformação plástica

Deformação Plástica em Material Policristalino

Alteração da microestrutura de um metal policristalino em

consequência da deformação plástica.

(33)

max



_ResistênciaLimite de

à Tração

Maior tensão que uma estrutura pode suportar sem se romper;

se a tensão for mantida a estrutura se rompe. σ_max (LRT)

Resistência à tração

Tensão de ruptura r



r



Deformação de ruptura

Regime Plástico  Curva tensão – deformação

(34)

Medida do grau de deformação plástica que um material pode sofrer até o rompimento

Materiais que suportam pouca deformação plástica são

chamados FRÁGEIS

Materiais que suportam muita

deformação plástica são

chamados DÚCTEIS

Ductilidade  alogamento percentual (%) na ruptura

Regime Plástico  Curva tensão – deformação

(35)

Curva Tensão - Deformação para o latão material frágil material dúctil   TENACIDADE =

ÁREA SOB A CURVA =

Capacidade de absorver energia sem fraturar

Área ~ energia

Tenacidade

A área embaixo das curvas é denominada tenacidade

(energia/volume)  capacidade de

absorver energia e se deformar plasticamente antes da ruptura

Regime Plástico  Curva tensão – deformação

(36)

Lembrar que se a carga for retirada, mesmo durante a região de deformação plástica,

haverá uma deformação elástica a ser recuperada.

Recuperação da deformação elástica

Deformação

Tens

ão

Recuperação elástica após deformação plástica

(37)

Ensaio de Tração vs Ensaio de Compressão

- Equipamento de tração usado no modo reverso;

- Normalmente a curva tensão-deformação obtida é igual;

- O módulo de elasticidade normalmente é igual;

- Cerâmicas são usualmente mais resistentes à compressão do que à tração (mecanismo envolvido na deformação)

(38)

Ensaio de Tração

Curvas de tração dos metais

Curvas de tração de polímeros plásticos

Mecanismo de deformação de

polímeros plásticos

(39)

Ensaio de Tração

Curvas de tração dos metais

Alumina

Vidro

Curvas de tração de cerâmicas

Deformação muito pequena na ruptura  Fragilidade  Dificuldades experimentais

(40)

Testes mecânicos em

tração Pouco utilizados para cerâmicas

Por quê?

Difícil de prender em garras para tração sem fraturar o corpo de prova

Difícil de usinar no formato requerido para o teste Geralmente fratura a menos de 0,1 % de deformação; difícil de alinhar o corpo de prova

Erros de medida são normalmente grandes

(41)

Alternativas

Testes de flexão Testes de compressão

Flexão

Secções transversais possíveis

Ensaios Mecânicos de Materiais Cerâmicos

(42)

Secções transversais possíveis

M = momento máximo de flexão

I = momento de inércia da secção transversal

c = distância do centro à superfície F = força aplicada

Resistência a flexão

Tensão de Fratura

Flexão

(43)

Cerâmicas Cristalinas

Materiais tipicamente

frágeis

Presença de poucos sistemas de escorregamento para as discordânicas

Durante o escorregamento, íons de cargas iguais terão que se aproximar, causando repulsão eletrostática e impedindo o movimento da discordância.

Resultado





Mecanismos de deformação em materiais cerâmicos

(44)

• O módulo de elasticidade diminui; • O limite de escoamento diminui; • O limite de resistência diminui; • A ductilidade aumenta

Efeito da temperatura

(45)

Acrílico Ferro

Efeito da temperatura

Propriedades Mecânicas - Ensaio de Tração

O regime plástico é

alcançado com tensões

(46)



Em baixas temperaturas (e em baixas taxas de deformação), uma

deformação



praticamente

só depende da tensão



.



Em temperaturas altas (e em baixas taxas de deformação), uma

deformação



depende

não somente da

tensão



, mas também do

tempo e da temperatura

.



Alta temperatura: temperatura a partir da qual fenômenos difusivos

(difusão, ascensão de discordâncias, etc…) começam a se

manifestar macroscopicamente

.



O limite entre

“baixa temperatura” e “alta temperatura” varia de

material para material.

Propriedades Mecânicas – Efeito da Temperatura

Temperatura Homóloga F H

T





T = temperatura do material TF = temperatura de fusão (dadas em K) para metais:



_H > 0,4  Alta Temperatura

(47)

 Fluência: Deformações plásticas

em função do tempo, mesmo em tensões relativamente baixas.

 Ocorre quando a temperatura é superior a 0,4 T_F (metais)  os

fenômenos difusivos tornam-se bastante significativos nos metais.

 A fluência é resultado de um

comportamento visco-plástico dos metais em altas temperaturas.

(48)

 CURVA DE FLUÊNCIA

 Estágio I ou TRANSIENTE: taxa de

deformação decrescente; encruamento

 Estágio II ou ESTACIONÁRIO: taxa

de deformação constante d/dt é mínima; balanço entre encruamento e superação de obstáculos por processos difusivos (por exemplo, ascensão de discordâncias)

 Estágio III ou TERCIÁRIO: taxa de

deformação crescente;

desenvolvimento de cavidades

(cavitação); leva à ruptura do material

Ensaio de Fluência

Possível obter informações

quantitativas do processo

(49)

T

4

> T

3

> T

2

> T

1



t

f,4

< t

f,3

< t

f,2

e



4

>



3

>



2

>



1



t

f,4

< t

f,3

< t

f,2

e

Obs.: no caso 1 o material não quebra no intervalo coberto pelo gráfico, e poderia permanecer por

todo o tempo de operação sem quebrar. 4 min 3 min 2 min 1 min

)

(

)

(

)

(

)

(























4 min 3 min 2 min 1 min

)

(

)

(

)

(

)

(























Efeito da temperatura e da tensão

(50)

Ensaio de impacto (pêndulo)

-

A energia absorvida no impacto é determinada pela diferença entre as

alturas do pêndulo;

-

Materiais frágeis absorvem pouca energia, materiais dúcteis absorvem

uma maior energia antes da fratura;

-

Essa energia varia com a temperatura;

-

Temperatura de transição dúctil-frágil.

(51)

Medida do trabalho de fratura em função da temperatura

• Transição abrupta de um comportamento frágil, em baixa temperatura, para um comportamento dúctil, em alta temperatura.

• Permite comparar a fragilidade ou ductilidade relativa em solicitações de impacto em diferentes temperaturas.

Transição ductil-frágil

(52)

Medida do trabalho de fratura em função da temperatura

• Pode ser observada em metais CCC (poucos HC e CFC), polímeros e em

cerâmicas (em temperaturas elevadas).

• O material não pode sofrer essa transição em operação!  Cuidado no projeto.

Transição ductil-frágil

(53)

Ruptura de uma ponte metálica no Canadá, acontecida em 1951. A

estrutura rompeu de forma frágil numa noite de inverno (-30o_C),_num

momento em que a ponte não estava sequer submetida a uma grande solicitação.

Transição ductil-frágil

Ensaio de Impacto

https://www.youtube.com/ watch?v=befv8gb_ztc Frasco de plástico + N2 https://www.youtub e.com/watch?v=KR 0a7ddHsnU https://www.youtub e.com/watch?v=id MkzmXAgeI Ferro + N2  Início 5:30

(54)

É uma medida de propriedade mecânica relacionada à resistência que um material apresenta à formação de uma marca permanente (deformação plástica).

Está relacionada com a força de ligação.

Primeiras medidas: escala Mohs

Habilidade de um mineral natural riscar a superfície do material

Apesar de prático e rápido, o método é impreciso e subjetivo

(55)

Métodos de medida de dureza mais confiáveis

Utilização de um identador, que é forçado sobre uma superfície sob condições de carregamento controladas.

Superfície do material

F



_Identador

_F



Material “duro”

Material “mole”

Quanto mais mole o material maior a profundidade de penetração e a área da marca deixada pelo identador.

Diferentes métodos  Geometria do identador, cargas utilizadas, faixa de dureza medidas

(56)

Conversão entre as medidas de Dureza

(57)

• Até o momento, foram estudadas solicitações estáticas ou monotônicas (a força cresce ou decresce continuamente).

• Nas aplicações de engenharia, entretanto, frequentemente encontram-se

solicitações cíclicas (ex. eixos, molas, asas de avião, bioimplantes, …), que implicam em FADIGA.

• Fadiga

• Falha (ruptura) que ocorre com estruturas sujeitas a tensões dinâmicas e oscilantes;

• A falha ocorre após um longo período de ciclos repetidos de tensões ou deformações;

• Tensões inferiores ao limite de resistência ou ao limite de escoamento.

(58)

• A fadiga é responsável pela maioria das falhas mecânicas observadas nos componentes de engenharia e por um grande número de acidentes com vítimas fatais.

• A fadiga ocorre mesmo quando um componente é submetido a solicitações

dentro do regime elástico!

• O fenômeno deve ser levado em conta em projetos de engenharia!

• A fadiga ocorre em todas as classes de materiais (metálicos, cerâmicos, poliméricos e compósitos).

Ensaio de Fadiga

(59)

Corpos de prova antes e depois do ensaio O teste produz uma aplicação

cíclica de flexão na amostra.

 ou _a : intervalo de tensões

_max: Tensão máxima

_min: Tensão mínima

_m: Tensão média R: Razão de tensões : comprimento de onda N = t/: número de ciclos no intervalo de tempo t

Ensaio de Fadiga

(60)

1

Nº de ciclos para a falha, N

σ _máx Limite de resistência à fadiga, σ_L 500 1000

Para ligas ferrosas  O ensaio é realizado em freqüência constante.

 Define-se o limite de fadiga (_L) como sendo o nível de amplitude de tensão abaixo do qual não se observa a ruptura por fadiga.

 Para aços-carbono, aços baixa liga e ferros fundidos há um limite de fadiga bem definido, para os demais materiais

convenciona-se um número de 107_ciclos _{para a definição do}

limite de fadiga.

Caso geral

FADIGA

Curva de fadiga

(61)

1. Uma amostra de alumínio recozido apresenta limite de escoamento por volta de 20 MPa. O módulo de elasticidade do alumínio é 69 GPa. Qual é a máxima deformação (em %) elástica que este alumínio pode sofrer? Faça o mesmo para o molibdênio, que tem limite de escoamento por volta de 565 MPa e módulo de elasticidade de 324 GPa. Justifique a diferença.

2. Um aço inoxidável austenítico apresenta um limite de escoamento de 205 MPa e módulo de elasticidade de 193 GPa. Um pedaço de arame desse aço com 50 cm de comprimento e 1 mm de diâmetro é tracionado. Qual o comprimento máximo que o arame pode atingir no regime elástico? Qual a força aplicada no arame exatamente no limite de escoamento?

Propriedades Mecânicas

(62)

Características dos diferentes materiais em suas

propriedades mecâncias

Módulo de Young

Módulo de elasticidade, relaciona a deformação elástica sofrida com uma tensão aplicada.

No regime elástico, quem

sofre maiores deformações?

Compósitos com Fibra de Carbono Compósitos com Fibra de Vidro

(63)

Cerâmicas rompem com baixa energia absorção de energia

Fratura

frágil/catastrófica

Características dos diferentes materiais em suas

propriedades mecâncias

Influencia da

Temperatura e da

Velocidade de Ensaio

(64)

Características dos diferentes materiais em suas

propriedades mecâncias

(a)

(b)

Curva Tensão vs Deformação e Mecanismos de deformação em

materiais metálicos

• Fácil deslocamento: Ligações não direcionais, direções de empacotamento denso para

deslizamento

Mar de elétrons cátions

+ + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + +

(65)

Curva Tensão vs Deformação e Mecanismos de deformação em

materiais cerâmicos

Características dos diferentes materiais em suas

propriedades mecâncias

Materiais

(66)

Cerâmicas Cristalinas

Presença de poucos sistemas _{de escorregamento para as}

discordânicas

Durante o escorregamento, íons de cargas iguais terão que se aproximar, causando repulsão eletrostática e impedindo o movimento da discordância.

Resultado





Curva Tensão vs Deformação e Mecanismos de deformação em

materiais cerâmicos

Características dos diferentes materiais em suas

propriedades mecâncias

• Cerâmicas Covalentes (Si, Diamante): Deslacamento difícil, ligações direcionais

• Cerâmicas Iônicas: Deslacamento difícil, repulsão durante deslocamento

+ + + + + + + + + + + - - -- -

(67)

-- Módulo elástico - Tensão de escoamento - Resistência a tração - Alongamento na ruptura duro e tenaz mole e tenaz mole e fraco duro e

frágil duro e _forte

Curva Tensão vs Deformação e Mecanismos de deformação em

Materiais Poliméricos

Características dos diferentes materiais em suas

propriedades mecâncias

(68)

Comportamento regido pelas ligações secundárias

Curva Tensão vs Deformação e Mecanismos de deformação em

Materiais Poliméricos

Características dos diferentes materiais em suas

propriedades mecâncias

Deformação elástica

- (a) Duas lamelas e material amorfo intralamelar antes

da deformação - (b) Alongamento das

cadeias amorfas

- Deformação Plástica

- (c) Inclinação das dobras das lamelas

- (d) Separação dos seguimentos de blocos

cristalino

- (e) Orientação dos

seguimentos de blocos e das cadeias de ligação

com o eixo de tração

* polímeros frágeis  quebram antes do processo

(69)

1) Temperatura

PMMA

2) Velocidade do ensaio

3) Condições atmosféricas

4) Condições de processamento anterior

5) Cristalinidade

Propriedade Mecânica dos Polímeros – Alguns fatores que as

influenciam

Características Dos Diferentes Materiais Em Suas

Propriedades Mecâncias

(70)

1) Temperatura

2) Velocidade do ensaio

3) Condições atmosféricas

4) Condições de processamento anterior

5) Cristalinidade

Propriedade Mecânica dos Polímeros – Alguns fatores que as

influenciam

Características Dos Diferentes Materiais Em Suas

Propriedades Mecâncias

(71)

1) Temperatura

2) Velocidade do ensaio

3) Condições atmosféricas - Umidade

4) Condições de processamento anterior

5) Cristalinidade

Propriedade Mecânica dos Polímeros – Alguns fatores que as

influenciam

Características Dos Diferentes Materiais Em Suas

Propriedades Mecâncias

(72)

1) Temperatura

2) Velocidade do ensaio

3) Condições atmosféricas

4) Condições de processamento anterior

Processamento de polímeros envolve a fusão

resfriamento lento resfriamento brusco

Polímero + cristalino Polímero + amorfo

5) Cristalinidade

Propriedade Mecânica dos Polímeros – Alguns fatores que as

influenciam

Características Dos Diferentes Materiais Em Suas

Propriedades Mecâncias

(73)

1) Temperatura

Propriedade Mecânica dos Polímeros – Alguns fatores que as

influenciam

Características Dos Diferentes Materiais Em Suas

Propriedades Mecâncias

2) Velocidade do ensaio

3) Condições atmosféricas

4) Condições de processamento anterior

 Abaixo de Tg: polímero rígido e com alta resistência  Acima de Tg: A fase cristalina “ancora” a fase amorfa:

polímero flexível mas com boa resistência

5) Cristalinidade

No geral, quanto maior a cristalinidade maior o módulo elástico, maior a resistência ao escoamento e maior a dureza.

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1. Uma amostra de alumínio recozido apresenta limite de escoamento por volta de 20 MPa. O módulo de elasticidade do alumínio é 69 GPa. Qual é a máxima deformação (em %) elástica que este alumínio pode sofrer? Faça o mesmo para o molibdênio, que tem limite de escoamento por volta de 565 MPa e módulo de elasticidade de 324 GPa. Justifique a diferença.

2. Um aço inoxidável austenítico apresenta um limite de escoamento de 205 MPa e módulo de elasticidade de 193 GPa. Um pedaço de arame desse aço com 50 cm de comprimento e 1 mm de diâmetro é tracionado. Qual o comprimento máximo que o arame pode atingir no regime elástico? Qual a força aplicada no arame exatamente no limite de escoamento?