Lista de Exercicios Ensaios de Materiais - Tracao e Compressao

UNIVERSIDADE FEDERAL DO SUL E SUDESTE DO PARÁ INSTITUTO DE GEOCIÊNCIAS E ENGENHARIAS FACULDADE DE ENGENHARIA DE MATERIAIS ENSAIOS DE MATERIAIS Lista de Atividade I Tração e Compressão 20 PONTOS para 1ª Avaliação Docente Emmanuelle Sá Freitas Feitosa ENTREGA 310123 Questões 1 A partir dos dados obtidos no ensaio de tração convencional de uma amostra de um aço carbono determinar a limite de escoamento b limite de resistência à tração c limite de ruptura d módulo de elasticidade e Alongamento específico f módulo de resiliência g módulo de tenacidade Dados I0 50mm d0 60mm 2 Explique e exemplifique porque as curvas Tensão vs Deformação geradas por ensaios de Tração Convencional e Real são diferentes 3 Por que é melhor usar a curva σ X ε convencional que a real 4 O ensaio de tração é amplamente utilizado pelas indústrias de componentes mecânicos devido à vantagem de fornecer dados quantitativos das características mecânicas dos materiais Em relação ao ensaio de tração Indique VERDADEIRA OU FALSA para cada uma das afirmações abaixo I No ensaio de tração real as tensões são calculadas utilizandose as secções de área transversais instantâneas do ensaio II Os resultados do ensaio de tração não permitem a determinação do módulo de elasticidade do material III No ensaio de tração o fenômeno da estricção surge apenas quando o material apresenta baixa ductilidade e ocorre a fratura frágil IV O módulo de resiliência que corresponde à capacidade do material absorver energia quando deformado elasticamente e liberála quando descarregado pode ser determinado pelo ensaio de tração na região de deformação elástica do gráfico s x e 5 Explique a escolha de ensaio de tração ou compressão em função da rigidez dos materiais 6 O que é Flambagem e como evitar que ocorra Explique a relação de ComprimentoDiâmetro para materiais dúcteis e frágeis 1 a De acordo com a linha paralela à linha elástica a carga que provoca deformação plástica é de 16000 N o limite de escoamento é de σesc F A 16000 π d2 4 16000 π 6 1032 4 56588 106 Pa 56588 MPa b A maior carga atingida foi de 22000 N assim o limite de resistência à tração é de LRT F A 28000 π d2 4 28000 π 6 1032 4 99030 106 Pa 99030 MPa c A carga de ruptura foi de 22000 N assim o limite de ruptura é de LR F A 22000 π d2 4 22000 π 6 1032 4 77809 106 Pa 77809 MPa d Foi verificado no regime elástico um ponto no qual o comprimento é de 501 mm e a carga é de 10000 N Transformando estas grandezas em tensão e deformação respectivamente e aplicando a Lei de Hooke temos σ F A 10000 π d2 4 10000 π 6 1032 4 35368 106 Pa 35368 MPa ε l l0 l0 501 50 50 0002 σ E ε E σ ε E σ ε 35368 106 0002 17684 109 Pa 17684 GPa e O alongamento é dado de acordo com os comprimentos inicial e final da seguinte forma Al l l0 l0 55 50 50 01 f Aplicando a expressão para o cálculo do módulo de resiliência a partir da tensão de escoamento e do módulo de elasticidade temos UR σesc2 2 E 56588 1062 2 17684 109 90540 J𝑚3 g O módulo de tenacidade é igual à área sob a curva tensãodeformação sendo por vezes difícil de se calcular por meios que não incluam a área dos trapézios ou outro método matemático 2 Porque a curva do ensaio de tração convencional utiliza as dimensões originais do corpo de prova em seus cálculos enquanto que o ensaio de tração real utiliza as medidas instantâneas após ele ter sofrido deformação 3 A curva convencional fornece bons resultados tomando como base as suas dimensões originais basta medir a seção transversal e o comprimento antes de realizar o ensaio e não em cada instante 4 I Verdadeira II Falsa III Falsa IV Verdadeira 5 O ensaio de tração é mais adequado para materiais que possuam uma certa ductilidade como os aços Materiais frágeis como os ferros fundidos e as cerâmicas são tão rígidos que sua deformação plástica desprezível à tração sendo mais adequado o ensaio de compressão para eles 6 É uma instabilidade na compressão de um metal dúctil a flambagem prejudica os resultados obtidos em um ensaio de compressão A carga que produz a flambagem em um material é dependente do seu comprimento e de algum parâmetro da sua seção transversal diâmetro ou aresta da seção quadrada quando maior a deformação plástica do material maior deve ser esta relação assim metais dúcteis precisam de uma razão elevada entre estas grandezas e materiais frágeis não 1 a De acordo com a linha paralela à linha elástica a carga que provoca deformação plástica é de 16000 N o limite de escoamento é de σ escF A16000 πd 2 4 16000 π610 3 2 4 5658810 6Pa56588 MPa b A maior carga atingida foi de 22000 N assim o limite de resistência à tração é de LRT F A 28000 πd 2 4 28000 π610 3 2 4 9903010 6Pa99030 MPa c A carga de ruptura foi de 22000 N assim o limite de ruptura é de LRF A22000 πd 2 4 22000 π610 3 2 4 7780910 6 Pa77809 MPa d Foi verificado no regime elástico um ponto no qual o comprimento é de 501 mm e a carga é de 10000 N Transformando estas grandezas em tensão e deformação respectivamente e aplicando a Lei de Hooke temos σ F A 10000 πd 2 4 10000 π610 3 2 4 3536810 6Pa35368 MPa εll0 l0 50150 50 0002 σEε Eσ ε Eσ ε 3536810 6 0002 1768410 9 Pa17684GPa e O alongamento é dado de acordo com os comprimentos inicial e final da seguinte forma Alll0 l0 5550 50 01 f Aplicando a expressão para o cálculo do módulo de resiliência a partir da tensão de escoamento e do módulo de elasticidade temos U R σe sc 2 2E 5658810 6 2 21768410 990540 J m 3 g O módulo de tenacidade é igual à área sob a curva tensãodeformação sendo por vezes difícil de se calcular por meios que não incluam a área dos trapézios ou outro método matemático 2 Porque a curva do ensaio de tração convencional utiliza as dimensões originais do corpo de prova em seus cálculos enquanto que o ensaio de tração real utiliza as medidas instantâneas após ele ter sofrido deformação 3 A curva convencional fornece bons resultados tomando como base as suas dimensões originais basta medir a seção transversal e o comprimento antes de realizar o ensaio e não em cada instante 4 I Verdadeira II Falsa III Falsa IV Verdadeira 5 O ensaio de tração é mais adequado para materiais que possuam uma certa ductilidade como os aços Materiais frágeis como os ferros fundidos e as cerâmicas são tão rígidos que sua deformação plástica desprezível à tração sendo mais adequado o ensaio de compressão para eles 6 É uma instabilidade na compressão de um metal dúctil a flambagem prejudica os resultados obtidos em um ensaio de compressão A carga que produz a flambagem em um material é dependente do seu comprimento e de algum parâmetro da sua seção transversal diâmetro ou aresta da seção quadrada quando maior a deformação plástica do material maior deve ser esta relação assim metais dúcteis precisam de uma razão elevada entre estas grandezas e materiais frágeis não