MECÂNICA DOS MATERIAIS

Para o estudo dos ensaios mecânicos são necessários previamente o entendimento e o conhecimento de alguns conceitos importantes. Todo material sólido quando submetido a esforços externos tem a capacidade de deformar-se. As propriedades mecânicas dos materiais definem o comportamento do material (resposta) quando sujeito a cargas externas, sua capacidade de resistir ou transmitir esses esforços sem se fraturar ou deformar de forma incontrolada.

Por exemplo, na área da Engenharia vemos que uma treliça plana esta sujeito a esforços normais (tração ou compressão) que incidem em seus nós, ou uma viga submetido a uma força vertical que tende a fletir o material, analogamente podemos pensar na área da mecânica  um elevador que é “sustentado” por um cabo de aço ,que  para deslocar(movimentar) certas cargas é submetido a um esforço de tração nos cabos ,ou também uma simples brincadeira de criança  o “cabo de guerra”  ambas as situações obviamente submetendo a esforços que tendem a alongar estes cabos. Portanto existe a necessidade do conhecimento das propriedades de um material, e a seleção correta dos mesmos para os fins industriais ao qual se destinam. Todos os materiais (estrutura) estão sujeito a algum tipo de esforço, são eles; tração, compressão, cisalhamento, flexão e torção.

Elasticidade/comportamento elástico

Vimos que todo material quando submetido a solicitações externas deforma-se, o comportamento elástico de um material é a capacidade que o mesmo tem em retornar sua forma e dimensões originais quando retirado os esforços externos sobre ele.

Plasticidade /comportamento plástico

O material já não consegue recuperar sua forma e dimensões originais pois o mesmo é submetido a tensões que ultrapassam um certo limite (chamada de limite elástico) no qual o material sofre um deformação permanente.

Ductibilidade

É a capacidade que um material tem em deforma-se plasticamente até sua ruptura. Um material que se rompe sem sofrer uma quantidade significativa de carga no regime plástico é denominado de frágil.

Tenacidade

É a capacidade que um material tem em absorver energia ate a sua ruptura. Também pode ser definida como a energia mecânica necessária para levar um material a ruptura.

Resiliência

É a capacidade que o material tem em absorver energia no regime elástico (quando é deformado elasticamente).

Agora, partiremos para ensaios mecânicos propriamente ditos.

Anteriormente avaliava-se a qualidade de um objeto através do seu uso contínuo, um desgaste rápido que levasse algum defeito da ferramenta era o método para avaliar a sua adequação ao uso. A avaliação era feita depois que o produto estivesse pronto. Nesse ponto entra os chamados “ensaios mecânicos”. As propriedades mecânicas de um material são determinadas a partir de ensaios mecânicos. Esses ensaios são realizados a partir de CP (corpos de prova) com dimensões e forma especificadas em normas técnicas. Os ensaios mecânicos simulam esforços que os materiais iram sofrer sobre condições reais de “trabalho”.

As normas técnicas mais comuns  que são utilizadas nos ensaios são:

• ABNT (Associação Brasileira de Normas técnicas)
• ASTM (American Society for Testing and Materials)

* Corpos de prova: são amostras do material padronizado por normas técnicas que são submetidos a um tipo especifico de ensaio.

Todo ensaio mecânico  pode ser classificado em:

Ensaios Mecânicos Destrutivos: A amostra testada (corpo de prova)  é deformada permanentemente até sua fratura, ou seja, deixam algum sinal no CP, mesmo que não fique inutilizado.

Alguns Ensaios Mecânicos Destrutivos estão listados abaixo;

• Tração
• Compressão
• Fluência
• Dobramento
• Dureza

Ensaios Mecânicos não Destrutivos: são ensaios que não provocam nenhum tipo de alteração nas propriedades do CP.

Alguns Ensaios Não-Destrutivos estão listados abaixo:

• Líquido Penetrante
• Emissão Acústica
• Exame Visual
• Ensaio radiográfico   

CRITÉRIO DE VON MISSES

O critério de tensão de von Mises máxima é baseado na teoria de von Mises-Hencky, também conhecida como teoria da energia de cisalhamento ou teoria da energia de distorção máxima.

Nos termos das tensões principais ₁, ₂ e ₃, a tensão de von Mises é expressa como:

 _vonMises bsp;= {[( ₁ -  ₂)² + ( ₂ -  ₃)² + ( ₁ -  ₃)²]/2}^(1/2)

Essa teoria afirma que um material dúctil começa a escoar em um local onde a tensão de von Mises se torna igual ao limite de tensão. Na maioria dos casos, o limite de escoamento é usado como limite de tensão. Entretanto, o software permite usar a tração máxima ou definir o seu próprio limite de tensão.

_vonMises ≥ _limite

O limite de escoamento é uma propriedade dependente da temperatura. O valor especificado do limite de escoamento deve levar em consideração a temperatura do componente. O fator de segurança em um local é calculado por:

Fator de segurança (FOS) =  _limite /  _vonMises

_{FATOR DE SEGURANÇA}

Um número que deve refletir o grau ou a quantidade de incerteza, quando as informações derivadas de experimentos animais são extrapolados para os seres humanos. Quando a confiabilidade da informação é elevada., o fator de incerteza é baixo. No caso inverso, quando as informações existentes são inadequadas ou inseguras, o fator de incerteza deve ser grande.