Propriedades de Materiais: Definições, Perguntas Importantes e Fundamentais, Provas de Materiais

Baixe Propriedades de Materiais: Definições, Perguntas Importantes e Fundamentais e outras Provas em PDF para Materiais, somente na Docsity! ESCOLA POLITÉCNICA DA USP Programa de Pós-Graduação AN ENGENHARIA CIVIL Propriedades dos materiais Antonio Figueiredo Renata Monte Definições •Ciência dos materiais: • Disciplina que envolve a investigação das relações existentes entre as estruturas e as propriedades dos materiais. • Engenharia de materiais: • Projeto ou engenharia de um material, baseados na ciência dos materiais, para produzir um conjunto predeterminado de propriedades. Algumas perguntas importantes: O que é resistência à compressão do concreto? O que é resistência à tração do concreto? Qual é a relação entre a resistência à tração do concreto e a resistência à compressão? Por quê? Perguntas fundamentais: O que é propriedade de um material? Resposta de um material a um estímulo externo. Tipos: mecânicas, térmicas, elétricas, magnéticas, óticas e químicas (ligadas à reatividade ou “deteriorativas”). Perguntas fundamentais: •O que é característica de um material? Parâmetro ou atributo que caracteriza um material •O que é processamento de um material? •O que é desempenho de um material? Definição de desempenho • A borracha do pneu do automóvel, por si só, não tem desempenho. • O desempenho é do automóvel ou do componente (sistema). • O material de construção, por si só, não tem desempenho. • O desempenho é da edificação ou da obra de infraestrutura ou do sistema (elemento). •Bom desempenho é adequação às necessidades dos usuários. Perguntas fundamentais: 1. O que é distância interatômica? 2. Defina: molécula e estrutura molecular. 3. 3. A energia de ligação C-C, típica dos materiais poliméricos como é o caso do polietileno de alta densidade (PEAD) é de 345 kJ mol-1. Já a ligação Al-Al é um pouco menor: 324 kJ mol-1. Por que, então, o ponto de fusão do alumínio é de 660ºC e o do PEAD é de 137ºC? Perguntas fundamentais: 4. Por que é mais difícil encontrar um material cristalino formado por ligações covalentes? 5. Qual é a diferença entre material dúctil e frágil pelo ponto de vista da engenharia? Por que não é interessante medir resistência à compressão de materiais dúcteis? 6. Por que materiais com maior ocorrência de defeitos cristalinos apresentam menor limite elástico? Objetivo principal desta aula: ➢Apresentar as principais propriedades mecânicas dos materiais de construção civil. Resistência Tenacidade Dureza Rigidez ResiliênciaFluência Módulo de elasticidade É a relação entre a carga aplicada e a área resistente. F F F a b c resistenteA F = É expressa em •N/m2=Pa, •MPa = N/mm2. Tensão Compressão • Resistência à compressão • Influência • da forma do cp • velocidade de carregamento • temperatura • umidade A P f rup c = Resistência à Tração na flexão •Assume elasticidade linear • Módulo de ruptura • Três pontos 22 3 be PL xMOR = Momentos Cortante Resistência à Tração na flexão •Assume elasticidade linear • Módulo de ruptura •Quatro pontos 2be PL MOR= Momentos Cortante Resistência à Tração na flexão • Assume elasticidade linear • A resistência à tração é definida pelo termoMódulo de ruptura • Quatro pontos 2be PL MOR=  P I L E 1296 23 3 = LVDT: mede a flecha no meio do vão Módulo de elasticidade ou Módulo de Young •Lei de Hook: Deformação é proporcional a tensão (elasticidade linear)     =E Deformação específica Independe do comprimento de medida Deformação específica Te n sã o tgE = Δε Δ σ Módulo de elasticidade F = k.x σ = E.ε A L0 L 0 x F Módulo de elasticidade (exemplos) Deformação específica Te n sã o Material rígido Material flexível Deformação plástica Deformação Te n sã o Deformação elástica Deformação plástica Deformação plástica Deformação Te n sã o Deformação elástica Deformação plástica Deformação plástica Deformação Te n sã o Deformação elástica Deformação plástica Is this duck tile ductile? 5 & É Energias de ruptura • Tenacidade • Energia despendida até sua ruptura • Resiliência • Energia absorvida até seu limite elástico • Conceito de trabalho dF.= Ensaio de flexão Deslocamento (d) Fo rç a (F ) Resiliência Tenacidade Formas de ruptura • Material frágil • Material totalmente frágil: apenas deformações elásticas antes da ruptura. • Frequentemente: pouca ou nenhuma deformação plástica antes da ruptura • Pouca dissipação de energia • Baixa resistência à impactos • Material dúctil • Grande deformação plástica antes da ruptura • Grande dissipação de energia • Alta resistência à impactos Deformação lenta • Elástica ou viscosa (fluência) •Depende do tempo, exemplos: •Concreto, vidro, asfalto, rochas, metais, madeira, polímeros... σ1<σ2<σ3 σ1 σ2 σ3 Tempo (t) D ef o rm aç ão ( ε) Corpo-de-prova Massa Medida do alongamento com o tempo Fluência • Tensão constante com deformação crescente • Sólidos amorfos ou cristalino com defeitos • Sólidos com poros saturados de água. • Deslocamento relativo entre moléculas/íons da estrutura cristalina • Deformação típica de concreto submetido a cargas de longa duração Ensaio de relaxação Corpo-de-prova Massa Medida do alongamento com o tempo • Deformação constante imposta ao material • Tensão decrescente com o tempo – Elástico – Aço de protensão – Argamassas de revestimento • Mesmo “mecanismo” da fluência Ensaio de relaxação Corpo-de-prova Massa Medida do alongamento com o tempo • Deformação constante imposta ao material • Tensão decrescente com o tempo – Elástico – Aço de protensão – Argamassas de revestimento • Mesmo “mecanismo” da fluência Fadiga •Esforço cíclico → rompe em tensão < Rmec •Função da proximidade da tensão de operação da resistência do material + + + + + + ++ + N° de ciclos Limite de fadiga + + + + + + + + + + N° de ciclos Polímeros + + + + O problema de medir propriedades •Problema metrológico • Precisão de medida • Calibração • Prensa • Capeamento • Erros do operador • Capeamento/polimento • Representatividade – Amostragem – Variabilidade • Significância estatística e física EVAY 7, . 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