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Introdução à Ciência dos Materiais para Engenharia PMT 3100
Lista de Exercícios 9
Comportamento Mecânico dos Materiais - Parte II
2014
1. Suponha que você é o responsável pelo projeto de uma turbina a gás funcionando a 800 oC.
As palhetas do rotor serão construídas em uma superliga à base de níquel, que, nessa
temperatura, apresenta um módulo de elasticidade igual a 180 GPa. Quando colocadas em
serviço, e sob o efeito da força centrífuga, as palhetas são submetidas a um esforço que gera
uma tensão normal de 450 MPa. Você dispõe dos dados experimentais apresentados abaixo,
relativos ao estágio II das curvas de fluência desse material.
Deformação plástica em fluência (p, em %)
Temperatura (oC)
Tempo (h)
700
800
900
1000
0,100
0,500
0,900
11000
0,200
22,036
a) Qual é a deformação elástica instantânea que sofrem as palhetas quando são colocadas em
serviço?
b) Qual é o valor da velocidade de fluência d/dt (em h-1) para o estágio II de fluência dessa
superliga a 700 oC e a 900 oC?
c) Qual é o valor da energia aparente de ativação (em kJ/mol) da velocidade de fluência no
estágio II para essa superliga, sabendo-se que a equação abaixo é válida?
RT
Q
C
dt
d
T
exp
onde T é a temperatura absoluta; C é uma constante característica do
material; R é a constante dos gases (R = 8,314 J/mol); ε é a deformação
plástica em fluência; t é o tempo; Q é a energia aparente de ativação.
d) Com os dados experimentais, e com os resultados calculados nos itens anteriores, calcule o
valor da deformação plástica depois de 11000 h de operação a 800 oC.
e) Se a velocidade em serviço da turbina fosse mais elevada, a deformação calculada no item
anterior seria atingida depois de um tempo de operação maior ou menor que 11000 h?
Justifique a sua resposta.
2. Para uma liga de alumínio, ensaios de fadiga em flexão rotativa foram realizados em corpos
de prova com seção transversal constante d, e apresentaram os resultados dados na tabela. Os
valores apresentados representam a média aritmética de dois ensaios realizados à mesma
temperatura.
a) Traçar a curva S-N para essa liga.
b) Determinar o limite de fadiga para um número de ciclos aplicado igual a 107.
