Dentre as propriedades dos materiais, uma das mais importantes são as propriedades mecânicas. Defina de maneira precisa:
O que é tensão limite de escoamento? [1,0]
O que é tensão limite de escoamento? [1,0]
Passo 1
O enunciado pede: definir, de maneira precisa, o que é a tensão limite de escoamento.
Informações dadas: apenas a solicitação de definição (não há figura nem dados numéricos). Vou explicar passo a passo o conceito e como identificá‑lo em um ensaio tensão‑deformação.
Informações dadas: apenas a solicitação de definição (não há figura nem dados numéricos). Vou explicar passo a passo o conceito e como identificá‑lo em um ensaio tensão‑deformação.
Passo 2
O que é “tensão” (para entender o que vem a seguir).
Definição prática: tensão é a força aplicada por unidade de área. Escrevemos isso como
Definição prática: tensão é a força aplicada por unidade de área. Escrevemos isso como
onde
é a tensão (em pascal,
),
é a força normal à seção (em newtons,
) e
é a área da seção transversal (em metros quadrados,
).
Exemplo rápido: se e
, então
Exemplo rápido: se
Isso mostra como calcular tensões num problema de prova.
Passo 3
Conceito de deformação e a região elástica (para chegar ao que é “escoamento”).
Deformação (ou alongamento relativo) é indicada por (adimensional) e, na região linear elástica, tensão e deformação obedecem a Lei de Hooke:
Deformação (ou alongamento relativo) é indicada por
onde
é o módulo de elasticidade (ou módulo de Young), medido em
. Nesta região, se eu tirar a carga, o material volta à forma original — a deformação é reversível.
Passo 4
Diferença entre limite elástico, limite de proporcionalidade e escoamento.
- Limite de proporcionalidade: ponto até o qual
e são proporcionais (reta no gráfico). - Limite elástico (às vezes igual ao proporcional): máxima tensão em que toda deformação é reversível.
- Escoamento: quando a tensão aumenta até certo valor após o qual o material começa a deformar plasticamente — isto é, passa a ter deformação permanente mesmo se a carga for retirada. O escoamento marca a transição entre comportamento elástico e plástico.
Passo 5
Como aparece isso no ensaio tensão × deformação e as definições práticas usadas em provas e engenharia.
Num ensaio de tração plotamos (eixo vertical) versus
(eixo horizontal). Para alguns materiais (ex.: certos aços) aparece um ponto de escoamento bem nítido, às vezes com limite superior e inferior (
e
). Para muitos outros materiais não há um ponto bem definido; então usa‑se uma definição prática: o critério do deslocamento de
(método do offset). O procedimento é:
Num ensaio de tração plotamos
- Traçar a reta elástica inicial com inclinação
. - Deslocar essa reta para a direita no eixo de deformação por
. - A interseção dessa reta deslocada com a curva experimental dá a tensão chamada de tensão de escoamento convencional por offset, anotada
.
Passo 6
Interpretação física e unidades — por que isso importa numa prova.
Físicamente, a tensão limite de escoamento é a maior tensão que posso aplicar garantindo que, ao remover a carga, o corpo volte à forma original (se usamos definição prática, é o critério adotado para dizer “até aqui é seguro”). As unidades são as mesmas da tensão: normalmente (
). Em projetos se usa a tensão de escoamento como referência para limites admissíveis (dividida por coeficientes de segurança).
Físicamente, a tensão limite de escoamento é a maior tensão que posso aplicar garantindo que, ao remover a carga, o corpo volte à forma original (se usamos definição prática, é o critério adotado para dizer “até aqui é seguro”). As unidades são as mesmas da tensão: normalmente
Passo 7
Exemplo numérico ilustrativo do método do offset (para fixar a ideia).
Suponha . A linha de offset
tem equação (na forma tensão em função da deformação):
Suponha
No ponto de interseção com a curva real obtemos
. Se a curva real seguisse exatamente a reta elástica até o escoamento, essa reta deslocada cortaria a vertical em
— isso dá intuição de escala, mas o valor real depende da curva experimental.
Passo 8
Resumo didático curto (para decorar na prova).
A tensão limite de escoamento é a tensão associada ao início da deformação plástica (deformação permanente). Na prática usa‑se a tensão de escoamento medida diretamente quando existe um ponto bem definido, ou a tensão por offset ,
, quando não há um ponto claro.
A tensão limite de escoamento é a tensão associada ao início da deformação plástica (deformação permanente). Na prática usa‑se a tensão de escoamento medida diretamente quando existe um ponto bem definido, ou a tensão por offset
Resposta
A tensão limite de escoamento é a tensão
a partir da qual o material passa a deformar‑se plasticamente (ou seja, adquire deformação permanente quando a carga é removida); na prática define‑se como a tensão de escoamento observada no ensaio (quando há um ponto claro) ou, para materiais sem ponto nítido, a tensão de escoamento convencional por offset de
, denotada
.