Centro de Engenharia e Computação
Ciência dos Materiais
Trabalho Nº 2 (Valor = 1,5ptos)
6.4 Um corpo de prova cilíndrico feito a partir de
uma liga de titânio que possui um módulo de
elasticidade de 107 GPa (15,5 X 106 psi) e um
diâmetro original de 3,8 mm (0,15 pol) irá
experimentar somente deformação elástica
quando uma carga de tração de 2000N (450 lbf)
for aplicada. Compute o comprimento máximo
do corpo de prova antes da deformação se o
alongamento máximo admissível é de 0,42 mm
(0,0165 pol)
6.7 Para uma liga de bronze, a tensão na qual a
deformação plástica tem início é de 275 MPa
(40.000 psi), e o módulo de elasticidade é de
115 GPa (16,7 X IO6 psi).
(a) Qual é a carga máxima que pode ser
aplicada a um corpo de prova com uma área da
seção reta de 325 mm2 (0,5 pol.2) sem que
ocorra deformação plástica?
(b) Se o comprimento original do corpo de prova
é de 115 mm (4,5 pol.), qual é o comprimento
máximo para o qual ele pode ser esticado sem
que haja deformação plástica?
6.9 Considere um corpo de prova cilíndrico feito
a partir de uma liga de aço (Fig. 6.21, próxima
página) com 10 mm (0,39 pol.) de diâmetro e 75
mm (3,0 pol.) de comprimento, puxado em
tração. Determine o seu alongamento quando
uma carga de 23.500 N (5300 lbf) é aplicada.
6.14 Um corpo de prova cilíndrico de alumínio
com diâmetro de 19 mm (0,75 pol.) e
comprimento de 200 mm (8,0 pol.) é deformado
elásticamente em tração com uma força de
48.800 N (11.000 lbf). Usando os dados
fornecidos na Tabela 6.1, determine o seguinte:
(a) A quantidade segundo a qual este corpo de
prova irá se alongar na direção da tensão
aplicada.
(b) A variação no diâmetro do corpo de prova. O
diâmetro irá aumentar ou diminuir?
6.16 Um corpo de prova cilíndrico feito de uma
dada liga e que possui 8 mm (0,31 pol.) de
diâmetro é tensionado elásticamente em tração.
Uma força de 15.700 N (3530 lbf) produz uma
redução no diâmetro do corpo de prova de 5 x
10-3 mm (2 x 10-4 pol.). Calcule o coeficiente de
Poisson para este material se o seu módulo de
elasticidade é de 140 GPa (20,3 x 10 6 psi).
6.18 Considere um corpo de prova cilíndrico de
alguma liga metálica hipotética que possui um
diâmetro de 8,0 mm (0,31 pol.). Uma força de
tração de 1000 N (225 lbf) produz uma redução
elástica no diâmetro de 2,8 x 10 -4 mm (1,10 x
10 -5 pol.). Calcule o módulo de elasticidade para
esta liga, dado que o coeficiente de Poisson é de
0,30.
6.30 Um corpo de prova em ferro fundido dúctil,
que possui uma seção reta retangular com
dimensões de 4,8 mm x 15,9 mm (3/16 pol. x 5/8
pol.), é deformado em tração. Usando os dados
de carga-comprimento tabulados abaixo,
complete os problemas de (a) à (f).
Carga
N
lbf
0
0
4.740
1065
9.140
2055
12.920
2900
16.540
3720
18.300
4110
20.170
4530
22.900
5145
25.070
5635
26.800
6025
28.640
6440
30.240
6800
31.100
7000
31.280
7030
30.820
6930
29.180
6560
27.190
6110
24.140
5430
18.970
4265
Comprimento
mm
pol.
75,000
2.953
75.025
2.954
75,050
2,955
75,075
2,956
75,113
2,957
75,150
2,959
75,225
2,962
75,375
2,968
75,525
2,973
75,750
2,982
76,500
3,012
78,000
3,071
79,500
3.130
81,000
3,189
82,500
3,248
84,000
3,307
85,500
3,366
87,000
3,425
88,725
3,493
Fratura
(a) Plote os dados na forma de tensão de
engenharia em função da deformação de
engenharia.
(b) Compute o módulo de elasticidade.
(c) Determine o limite de escoamento para uma
pré-de-formação de 0,002.
(d) Determine o limite de resistência à tração
desta liga.
(e) Calcule o módulo de resiliência.
(f) Qual é a ductilidade, em alongamento
percentual?
6.43 Determine a tenacidade (ou energia para
causar a fratura) para um metal que experimenta
tanto deformação elástica como deformação
plástica. Considere a Eq. 6.5 para a deformação
elástica e suponha que o módulo de elasticidade
é de 172 GPa (25 x 106 psi) e que a deformação
elástica termina quando o nível de deformação é
de 0,01. Para a deformação plástica, suponha
que a relação entre a tensão e a deformação é
aquela descrita pela Eq. 6.19, onde os valores
para K e n são 6900 MPa (1 X 106 psi) e 0,30,
respectivamente. Além disso, a deformação
plástica ocorre entre valores de deformação de
0,01 e 0,75, em cujo ponto ocorre a fratura.
6.48 (a) Um penetrador para ensaios de dureza
Brinell com 10 mm de diâmetro produziu uma
impressão com diâmetro de 1,62 mm em uma
liga de aço, quando foi usada uma carga de 500
kg. Calcule a HB deste material.
(b) Qual deverá ser o diâmetro de uma
impressão para produzir uma dureza de 450 HB,
quando uma carga de 500 kg é usada?
6.49 Estime as durezas Brinell e Rockwell
para os seguintes materiais:
(a) O latão naval para o qual o
comportamento tensão-deformação está
mostrado na Fig. 6.12.
(b) O aço para o qual o comportamento
tensão-deformação está mostrado na Fig.
6.21.
RESPOSTAS
6.4 = 250 mm (10 pol.)
6.7 (a) F = 89.400 N (20.000 lbf)
(b) = 115,28 mm (4,511 pol.)
6.9 ∆l = 0,10 mm (0,004 pol.)
6.14 (a) ∆l = 0,50 mm (0,02 pol.);
(b) ∆d = -1,62 x 10-2 mm (-6,2 x 10
-4
pol.); diminuir.
6.16 v = 0,280
6.18 E = 170,5 GPa (24,7 X 106
psi)
6.30 sem resposta
6.43 Tenacidade = 3,65 x 109 J/m3
(5,29 X 105 pol.-lbm/pol.3)
6.48 sem resposta
6.49 (a) 125 HB (70 HRB)
Fig. 6.21 Comportamento tensão-deformação em tração para um aço carbono simples.