Resistência dos Materiais
Resistência dos Materiais
CAPITULO 1
INTRODUÇÃO
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Resistência dos Materiais
Resistência dos Materiais: Ciência que estuda os métodos de cálculo, na engenharia da:
 Resistência
 Rigidez
 Estabilidade
dos elementos constituintes de estruturas e/ou máquinas.
Resistência: Capacidade de uma estrutura (máquina) e seus elementos constituintes
(órgãos) de resistir a uma determinada carga sem se destruir.
Rigidez: Capacidade de uma estrutura (máquina) e seus elementos constituintes
(órgãos) de resistir a cargas exteriores que tendem a provocar deformações.
Estabilidade: Capacidade de uma estrutura (máquina) e seus elementos constituintes
(órgãos) de conservar a forma original de equilíbrio elástico.
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Substâncias que apresentam as suas partículas dispostas num arranjo
interno regularmente determinado
Substâncias que mantém um volume e forma fixos.
A estrutura física dos sólidos depende do arranjo e forças de ligação entre seus átomos, iões ou
moléculas.
POLÍMEROS
CERÂMICOS
NaCl
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COMPÓSITOS
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Os Materiais na Engenharia
Metais
Cerâmicos
e Vidros
Compósitos
Electrónicos
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Polímeros
Naturais
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Microscopia Óptica e Electrónica
O microscópio é um aparelho utilizado para visualizar estruturas minúsculas
Ampliações de 1500 vezes
Microscópio óptico: 1 - Ocular; 2 - Revólver; 3 - Objectiva; 4 - Parafuso macrométrico;
5 - Parafuso micrométrico; 6 - Platina; 7- Espelho; 8 - Condensador
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Microscopia Electrónica
Microscópio electrónico de varrimento - SEM
Ampliações de 9000 vezes
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Microscópio electrónico de transmissão - TEM
Ampliações de 250000 vezes
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Metais
Propriedades básicas
 Resistentes e podem ser moldados
 Dúcteis (deformam antes de quebrar)
 Superfície “metálica”
 Bons condutores de corrente eléctrica e de calor
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Os metais na tabela periódica
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Cerâmicos e vidros
Propriedades básicas
 São uma combinação de metais com O, N, C, P, S
 São altamente resistentes à temperatura (refractários)
 São isolantes térmicos e eléctricos
 São frágeis (quebram sem deformar)
 São menos densas do que metais
 Podem ser transparentes
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Os cerâmicos na tabela periódica
Cerâmicos são formadas por combinação de metais com os elementos C, N, O, P e S.
Si e Ge são semicondutores mas são usados em cerâmicos de forma equivalente a metais
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Polímeros
Propriedades básicas
 São sintéticos - feitos pelo homem
 Altamente moldáveis - plásticos
 São formados pela combinação de unidades - “meros”
 São formados por um número bem limitado de elementos. C e H, O (acrílicos), N
(nylons), F (fluor-plásticos) e Si (silicones).
 São leves e não frágeis
 Em geral são menos resistentes do que metais e cerâmicas
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Os polímeros na tabela periódica
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Semicondutores
Propriedades básicas
 Todos os componentes electrónicos do
computador
 Condutividade finamente controlada pela
presença de impurezas
 Podem ser combinados entre si para gerar
propriedades electrónicas e ópticas “sob
medida”.
 São a base da tecnologia de electrónica
lasers, detectores, circuitos integrados
ópticos e células solares.
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Os semicondutores na tabela periódica
Quando combinados entre si (coluna III-V e II-VI) os metais (quadrados claros) assumem propriedades
semicondutoras.
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Estrutura Cristalina
 Muitos materiais - metais, algumas cerâmicas, polímeros - ao solidificarem, organizam-se
numa rede geométrica 3D - a rede cristalina.
 Estes materiais cristalinos, têm uma estrutura altamente organizada, em contraposição aos
materiais amorfos, nos quais não há ordem de longo alcance.
Cristal 1
Fronteira
2nm
Cristal 2
Fronteira entre dois cristais de TiO2
Carbono amorfo
Note a organização geométrica dos átomos
Note a desorganização na posição dos átomos
Imagens obtidas com Microscópio Eletrónico de Transmissão (TEM).
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Cúbica de corpo centrado - ccc
Cúbica de faces centradas - cfc
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Hexagtonal compacta - HC
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Dmitriy Mendeleev
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Estrutura Cúbica de Corpo Centrado - C. C. C
 A rede cúbica de corpo centrado é uma rede cúbica na qual existe um átomo em cada
vértice e um átomo no centro do cubo. Os átomos tocam-se ao longo da diagonal.
a
R
1 átomo inteiro
Factor de compacidade atómica
1/8 de átomo
Volum e( átom os)

Volum e(célula)
N ( átom os)V (1átom o)


a3
4
N ( átom os) R 3
3

3
a
FCA 
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Estrutura Cúbica de Faces Centradas - C. F. C
 A rede cúbica de face centrada é uma rede cúbica na qual existe um átomo em cada vértice e
um átomo no centro de cada face do cubo. Os átomos se tocam ao longo das diagonais das
faces do cubo.
1/8 de átomo
a
R
1/2 átomo
Factor de compacidade atómica
FCAcfc = Volume dos átomos = 0.74
Volume da célula
A rede cfc é a mais compacta
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Estrutura Hexagonal Compacta - HC
A rede hexagonal compacta pode ser representada por um prisma com base hexagonal,
com átomos na base e topo e um plano de átomos no meio da altura.
c
c/2
a
FCA = 0.74
A rede HC é tão compacta quanto a CFC
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Sumário : Hipóteses da Resistência dos Materiais
 Continuidade
 Homogeneidade
 Elasticidade,
 Pequenas deformações,
 Principio da sobreposição,
 Isotropia,
 Anisotropia …
Competências: No final do capitulo os alunos deverão ser capazes de saber
quando podem ser aplicadas as teorias de cálculo usadas na Mecânica
dos corpos deformáveis de modo a avaliar o comportamento mecânico
dos materiais.
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HIPÓTESES DA RESISTÊNCIA DOS MATERIAIS
 Continuidade do material
 Homogeneidade e isotropia do material
 Pequenas deformações
 Elasticidade perfeita dos materiais
 Relação linear entre as forças e os deslocamentos
 Princípio da sobreposição
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Visualização de Defeitos Pontuais
Auto-intersticial
átomo da própria rede
ocupando um interstício
Impureza
Substitucional
átomo diferente
ocupando um vazio
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Impureza Intersticial
átomo diferente ocupando
um interstício
Vazio
ausência de átomo
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Materiais Anisotrópicos
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Limite de cedência
0
0.002
0.004
0.005
Extensão,  (mm/mm)
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0.008
0.010
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Força [N]
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Deslocamento [mm]
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Principio da sobreposição dos efeitos
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