Propriedades Mecânicas e o Diagrama Tensão-Deformação
Produzido por Pablo RicardoTeoria
Opaaa, seja bem vindo ao Responde Aí! Bora conhecer o Gráfico Tensão de Deformação?!
Ensaio de Tração
Antes de qualquer coisa a gente precisa falar do Ensaio de Tração! Na Resistência dos Materiais, o nosso objetivo é descobrir em que condições as coisas falham. Para isso, precisamos calcular as tensões e deformações nas peças, além de conhecer como os materiais se comportam quando submetidos a essas tensões e deformações!
Um passo super importante nessa descoberta é o ensaio de tração.

Nele, um pequeno corpo de prova, feito do material que estiver sendo estudado, é colocado em uma máquina que vai gradualmente tracionando esse corpo, até ele quebrar, como podemos observar acima.
Mas o mais interessante é que a máquina em que é feito o ensaio de tração registra continuamente a força aplicada e a variação de comprimento correspondente no corpo de prova. E é com esses dados que a gente pode montar o gráfico Tensão x Deformação!
Diagrama Tensão-Deformação
O Diagrama Tensão-Deformação é um gráfico que relaciona a tensão

No gráfico acima a gente pode observar como se comporta vários materiais quando submetidos à tração… por enquanto essas curvas podem não fazer nenhum sentido pra você! Mas hoje a gente vai entender cada aspecto desse gráfico!
Ahh…a tensão
Região Elástica e o Módulo de Elasticidade
A primeira coisa que conseguimos observar, é que todos os materiais mostrados no gráfico a cima tem uma região linear!

Essa região onde a deformação varia linearmente com a tensão aplicada é chamada de região elástica ou região linear-elástica. Nessa região, os materiais se comportam de acordo com a Lei de Hooke e as deformações são reversíveis, ou seja, a deformação some quando o material deixa de ser carregado!
O que faz total sentido, afinal quando a gente estica um elástico e solta, ele volta ao seu tamanho original! 😱 😉
Nessa região, o módulo de elasticidade

Região Plástica
Após a região elástica, existe uma segunda região, chamada de região plástica! Se liga só:

É bom a gente ter em mente que alguns materiais que só possuem região elástica ou só possuem região plástica. O vidro é um exemplo de material que só possui região elástica!
Na região elástica, as deformações:
- Deixam de ser elásticas, ou seja, reversíveis e descritas pela Lei de Hooke;
- E passam a ser plásticas, isso é irreversíveis, e são descritas somente pelo Diagrama Tensão-Deformação.
Resistência ao Escoamento
Quando os materiais se deformam irreversivelmente, a gente fala que eles escoaram. Como, em muitas situações, a gente quer evitar esse escoamento, precisamos definir a tensão máxima que pode ser atingida pelo material antes dele escoar. Essa tensão máxima é chamada de Resistência ao Escoamento, ou Tensão de Escoamento e é representada por

Você também pode conferir esse conteúdo em vídeo:
Limite de Resistência a Tração
Às vezes, permitimos que os materiais se deformem plasticamente, mas ainda precisamos garantir que a tensão no material não vai superar a tensão máxima que ele consegue aguentar.
Essa tensão máxima é chamada de Limite de Resistência a Tração, é representada por

Estricção ou Necking
Alguns materiais tem uma queda de tensão no final de seus diagramas, indicada pela cor vermelha na figura abaixo:

O que acontece é que esses materiais, ao passarem das suas tensões máximas σ_máx, sacrificam uma parte deles para se deformarem mais ainda:

O nome correto desse efeito é estricção. Mas você pode entender ele como um “empescoçamento” (do inglês, necking). Quando esse efeito acontece, o pescoço da peça se deforma tanto que ele acaba aliviando a deformação no resto da peça, causando a queda de tensão. Apesar disso, a tensão no pescoço em si só aumenta a medida que ele fica mais fino, e, eventualmente, a peça se rompe.
Tensão de Ruptura
Por fim, além de

Materiais Dúcteis e Frágeis
Observando os exemplos que usamos, podemos classificar os materiais em dúcteis e frágeis!
Materiais Dúcteis
Os materiais dúcteis são capazes que sofrer grandes deformações antes de se romperem:

Esse nome vem da ductilidade, que é a propriedade que alguns desses materiais tem de poderem ser estirados no formato de um fio. Os materiais que sofrem estricção (“empescoçamento”) são sempre dúcteis.
Materiais Frágeis
Os materiais frágeis sofrem ruptura após pequenas deformações:

Nos materiais frágeis o Limite de Resistência a Tração
Apesar do nome, os materiais frágeis ainda podem ter uma resistência
Agora vamos praticar com exercícios?