Propriedades mecânicas

CENTRO FEDERAL DE EDUCAÇÃO TECNOLÓGICA DE SÃO PAULO – CEFET-SP
ÁREA INDÚSTRIA
Disciplina: Tecnologia de Materiais – MTR
Questionário para Estudo
Página:
1 de 3
Data:
10/04/08
Professor:
Caruso
Propriedades Mecânicas
1. Um corpo de prova de cobre originalmente com 305 mm de comprimento é tracionado com uma tensão de
276 MPa. Se a sua deformação é inteiramente elástica, qual será o alongamento resultante?
Dado: Módulo de elasticidade do cobre é 110 GPa
2. Determinar o alongamento, nas mesmas condições do exercício 0, supondo que o material do corpo de
prova seja:
2.1. Magnésio
2.2. Alumínio
2.3. Latão
2.4. Titânio
2.5. Níquel
2.6. Aço
2.7. Tungstênio
Compare os valores encontrados e comente.
3. Supondo uma barra de latão de sessão cilíndrica de diâmetro de 10 mm, determine qual a carga (força) em
N necessária para produzir uma variação no diâmetro de 0,0025 mm se a deformação é elástica.
Dado: Módulo de elasticidade do Latão é 97 GPa e o seu coeficiente de Poisson é 0,34
4. Com base na curva tensão x deformação do latão mostrada abaixo, responda:
4.1. Qual o valor do módulo de elasticidade deste material?
4.2. Módulo de elasticidade seria o mesmo para este mesmo material, porém com alto grau de
encruamento?
4.3. Qual o limite de elasticidade para uma deformação residual de 0,002?
4.4. Qual a carga máxima, em N, que pode ser suportada pela amostra cilíndrica de diâmetro de original
de 12,8 mm
4.5. Qual o valor da tensão convencional de ruptura?
4.6. A tensão verdadeira de ruptura será maior ou menor que o valor calculado na letra e? Explique.
5. Indique como a resiliência e a tenacidade podem ser obtidas a partir da curva tensão x deformação.
6. Como variam o módulo de elasticidade e a ductilidade com o aumento da temperatura?
7. Calcule a variação do comprimento da amostra cujo comprimento original era de 250 mm quando aplicado
uma tensão de 345 MPa.
8. Uma amostra cilíndrica de aço tem diâmetro original de 12,8 mm e é ensaiada até romper. A tensão de
ruptura observada foi de 460 MPa.
8.1. Determine a ductilidade em termos de redução de área (estricção) sabendo que o diâmetro de ruptura
é 10,7 mm.
8.2. Determine a tensão verdadeira na ruptura
9. Um tecnólogo necessita especificar um material metálico que tenha a menor variação possível de volume
quando submetido exclusivamente, a um estado uniaxial de tensão. Em seu levantamento inicial para
alguns materiais, obteve as seguintes propriedades:
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Tensão de
proporcionalidade
Material
(tensão de escoamento)
p, [MPa]
Alumínio
0,345
70.000
660
40
Cobre
0,343
127.000
1.085
60
Níquel
0,312
209.000
1.453
70
Prata
0,367
72.000
962
55
Tungstênio
0,280
414.000
3.410
1.000
Supondo que todos os materiais sejam submetidos à mesma deformação axial e com base nos dados
apresentados, o material que tem a menor variação em seu volume é:
9.1. Alumínio
9.2. Cobre
9.3. Níquel
9.4. Prata
9.5. Tungstênio
10. Os dados da tabela 1, foram obtidos em ensaio de tração simples, com corpo de prova de material
desconhecido, cujo diâmetro era de 0,507 in, em conformidade com a norma ASTM A-370. Rompido o
corpo de prova, mediu-se o comprimento de referência, inicialmente de 2 in, e obteve-se a dimensão 2,750
in. A partir dos dados obtidos, pede-se determinar o limite de proporcionalidade, o módulo de elasticidade,
a estricção, o alongamento percentual, a resistência mecânica e o limite de ruptura do material.
Tabela 1
Coeficiente
de Poison,

Módulo de
elasticidade – E,
[MPa]
Carga axial Alongamento em 2 in
lbf
in/in
0
0,0000
1250
0,0004
1850
0,0006
2400
0,0008
3050
0,0010
3640
0,0012
4250
0,0014
4850
0,0016
5450
0,0018
6050
0,0020
6700
0,0022
7250
0,0024
6900
0,0040
6950
0,0080
Temperatura de
o
fusão, C
Carga axial Alongamento em 2 in
lbf
in/in
6950
0,0120
6950
0,0160
6900
0,0200
6950
0,0240
7000
0,0500
7750
0,1000
9350
0,2000
9900
0,3000
10100
0,4000
10100
0,5000
9900
0,6000
9500
0,7000
8900
0,7500
11. Uma barra de aço para construção civil, contendo nervuras longitudinais, foi utilizada como corpo de prova
para ensaio de tração, sendo colocado um extensômetro de braço 200 mm para a determinação do limite
convencional de escoamento 0,2% e apresentou os resultados mostrados na tabela 2.
Tabela 2
Carga axial Deformação
kgf
mm
0,0000
1.490
0,0500
3.000
0,1000
4.420
0,1500
5.920
0,2000
7.450
0,2500
8.900
0,3000
10.350
0,3500
11.900
0,4000
12.800
0,4500
13.750
0,5000
14.400
0,5500
15.000
0,6000
Carga axial Deformação
kgf
mm
15.360
0,6500
15.700
0,7000
16.100
0,7500
16.240
0,8000
16.500
0,8500
16.600
0,9000
16.700
0,9500
16.800
1,0000
16.820
1,0500
16.850
1,1000
16.900
1,1500
17.050
1,2000
Outros dados:
Diâmetro nominal da barra: 19 mm
Peso do segmento de barra ensaiado: 1,735 kgf
Comprimento do segmento de barra ensaiado: 782 mm
Carga máxima atingida no ensaio: 20.100 kgf
Pede-se determinar:
11.1.
O limite convencional de escoamento 0,2%, já que na barra não houve escoamento nítido
11.2.
O limite de resistência
11.3.
O limite de proporcionalidade
11.4.
O módulo de elasticidade aproximado
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11.5.
O alongamento em 10 diâmetros, supondo que distância final "L", medida após o ensaio seja
215,2 mm
12. Utilizando-se os dados do exercício 11, determinar o módulo de resiliência aproximado e o índice de
tenacidade.
13. Ao se ensaiar uma barra de liga de alumínio de 22 mm de diâmetro, cuja tensão de ruptura presumida é de
2
r = 25 kgf/mm , qual a escala da máquina de tração deve ser utilizada, sabendo-se que as escalas
disponíveis são: 5, 10, 25 e 50 tf?
14. Um corpo de prova de aço de baixo teor de carbono recozido de 10,02 mm de diâmetro na parte útil tem
alongamento em 50 mm de 31 % e estricção 55 %. Qual foi a leitura do paquímetro para a determinação do
alongamento de da estricção, sabendo-se que o ensaio foi realizado em conformidade com a NBR/ISO
6892.
15. Qual a diferença existente na medida do alongamento de um corpo de prova metálico tendo-se
comprimento inicial L0 = 50 mm e 200 mm? Se o alongamento em 50 mm for também medido fora da zona
de estricção, seu valor será maior, igual ou menor que o valor medido em 50 mm dentro daquela região?
16. Num ensaio de tração foi utilizado um corpo de prova de aço de secção circular, tendo um diâmetro inicial
de 9,14 mm. Ao serem atingidas as cargas de 2224 kgf e 2905 kgf, os diâmetros medido foram 8,69 mm e
8,33 mm respectivamente. Determinar a tensão real e a deformação real para as duas cargas dadas, além
dos coeficientes "k" e "n", assumindo como válida a expressão:
n
R = k 
Sendo:  = ln (L / L0).
17. Um corpo de prova de liga de alumínio com 12,83 mm de diâmetro foi tracionado, tendo o comprimento útil
para a medida das deformações igual a 50 mm. Com a carga de 5448 kgf, o alongamento total foi de 2 mm
e ao ser atingida a carga máxima de 6810 kgf, o alongamento total foi medido 15 mm. Determinar os
valores da tensão real e os seus correspondentes valores das deformações reais.