MAPA - CIÊNCIAS DOS MATERIAIS - 54_2024
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Futuro profissional da área, você foi contratado para realizar um laudo com dois tipos diferentes de materiais. Assim, você terá que identificar o comportamento de cada material, descrever suas características e desenvolver alguns cálculos para determinar algumas propriedades e resistência mecânica.
Para Souza (2019, p. 102) “as propriedades mecânicas dos materiais, que são parâmetros importantes na produção e destinação dos materiais para projetos de engenharia, a fim de garantir a eficácia, a segurança e a funcionalidade desejada nesses projetos”.
CONCEITUALIZAÇÃO
O comportamento mecânico de materiais, como metais; matrizes cimentícias, como concreto e argamassas; ou, até mesmo, diversos tipos de polímeros, podem ser averiguado pelo ensaio tensão-deformação. Os mais comuns ensaios são de tração, compressão e cisalhamento (Callister Júnior; Rethwisch, 2020).
O vídeo “Ensaio de tração” a seguir mostra o ensaio realizado em um corpo de prova metálico: https://www.youtube.com/watch?v=sKBOdB0x4gk
No canto inferior direito do vídeo Ensaio de tração é apresentada a evolução do ensaio com o aumento da aplicação de carga e a deformação do material até a sua ruptura, como pode ser mostrado também no gráfico da Figura 1 a seguir:
Figura 1 - Comportamento típico da curva tensão-deformação de engenharia para metais
Fonte: adaptada de: Callister Júnior e Rethwisch (2020).
Diferente do metal, o concreto possui outro comportamento no ensaio de tração. Veja atentamente os vídeos a seguir:
“Ensaio de Tração por Compressão Diametral”: https://www.youtube.com/watch?v=3FyxeRN6Y78
“Ensaio de Tração na Flexão”: https://www.youtube.com/watch?v=mC7NMPiQAxU
O comportamento típico do material cimentício também pode ser observado na Figura 2:
Figura 2 - Comportamento típico da curva tensão-deformação de engenharia para cerâmicas, vidros e concreto
Fonte: Souza (2019, p. 108).
Em ambos materiais é possível investigar as propriedades e determinar a resistência mecânica, a partir dos resultados dos ensaios, como o ensaio de tração visto nessa atividade.
AVALIAÇÃO
Essa etapa é a única avaliativa. Responda atentamente ao que se pede.
1) Com base no vídeo Ensaio de tração e na Figura 1 apresentados, e com base em seus estudos e material didático, explique o que são os seguintes termos a seguir:
a) Defina o que é Regime Elástico ou Deformação Elástica (E).
b) Defina o que é Regime Plástico ou Deformação Plástica (P).
c) Defina o que é o Limite de Resistência à Tração do Material (M).
d) Defina o que é Estricção (C).
e) Defina o que é Fratura (F).
2) Após ver atentamente os vídeos de ensaio de tração por Compressão Diametral e/ou de tração na Flexão com corpos de provas de concreto, identifique se o concreto pode ser considerado um material frágil ou dúctil. Justifique comparando a diferença de comportamento típico entre o metal e o concreto, baseado nos gráficos das Figuras 1 e 2 e no seu material didático.
3) Por fim, calcule demostrando o memorial de cálculo o que se pede:
a) Calcule a tensão de engenharia/Resistência à tração (MPa) (pois os cálculos serão realizados com a força máxima) dos corpos de provas de uma argamassa com dimensão 16x4x4cm (seção quadrada 4x4 cm), que foram submetidos ao ensaio de resistência à tração na flexão. Também calcule a média da Resistência à tração resultante dos três corpos de prova. Os dados estão dispostos no Quadro 1 a seguir:
Corpo de prova (CP) | Força máxima (Kn) | Resistência à tração (MPa) |
CP 1 | 57 | |
CP 2 | 51 | |
CP 3 | 63 | |
Média | - | |
Quadro 1 - Dados dos corpos de provas após o ensaio de tração na flexão
Fonte: a autora.
b) Calcule o percentual (%) de Alongamento e a média do % de Alongamento dos corpos de prova submetidos ao ensaio de tração apresentados no Quadro 2 a seguir:
Amostras | Comprimento inicial (mm) | Comprimento final (mm) | % Alongamento |
Amostra 1 | 36,45 | 41,95 | |
Amostra 2 | 36,40 | 42,40 | |
Amostra 3 | 36,60 | 42,25 | |
Média | - | - | |
Quadro 2 - Dados dos corpos de provas após o ensaio de tração
Fonte: a autora.
O material didático pode ser a base para os seus estudos. Para desenvolver o laudo, você pode utilizar as seguintes referências:
CALLISTER JÚNIOR, W. D.; RETHWISCH, D. G. Ciência e engenharia de materiais: uma introdução. Rio de Janeiro: Grupo GEN, 2020. E-book.
SOUZA, L. H. de. Ciências dos materiais. Maringá: UniCesumar, 2019.
FÓRMULAS E TRANSFORMAÇÕES DE UNIDADES
Lembrando que 1 Kn = 1000 N.
1 cm = 10 mm
1 N/mm² equivale a 1 MPa.
1 kgf = 9.8067 N
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