Comportamento mecânico do
material na conformação
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Comportamento Mecânico do Material na Conformação: Tensão Efetiva e Deformação Plástica - , Esquemas de Ciência dos materiais
Uma análise detalhada do comportamento mecânico de materiais na conformação, com ênfase na tensão efetiva e deformação plástica. O texto aborda conceitos como a tensão efetiva, deformação efetiva, trabalho plástico, curva de fluxo, sensibilidade a taxa de deformação, avaliação da taxa de deformação, efeito da taxa de deformação na tensão de fluxo, equação da sensibilidade a taxa de deformação, efeito da temperatura na tensão de fluxo, atrito na conformação, lei de hooke generalizada, equações de levy-mises, e exemplos práticos de cálculo de dimensões finais de peças e potência de equipamentos.
Tipologia: Esquemas
2024
1 / 25
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Comportamento mecânico do
material na conformação
Tensão efetiva
(^
)^
(^
)^
(^
[^
]^ 12 2 1 3 2 3 2 2 2 1
1 2
σ σ σ σ σ σ σ − + − + − =
) , (^
ε eff ε
)
, (^
eff σ σ
Deformação efetiva
São grandezas equivalentes para o estado de tensão e deformação eque tem efeito em relação ao escoamento.A tensão efetiva é função da energia de distorção, e de acordo como critério de von Mises é constante para um dado material eindepende do estado de tensões.
(^
2 ) 3
(^22)
(^21)
2 3
ε
ε
ε
ε^
d
d
d
d^
=
Na zona plástica o volume é constante
3
2
1
ε^
d
d
d
Tresca
3
1
Trabalho Plástico
du
vol
dW
).
(
∫
=
ε^
ε σ 0 ). (^
d
vol
W Em termos de Potência
∫
=
ε^
ε σ 0 ). (^
d dt
vol
dt dW
P
∫
=
ε^
ε σ 0 ). (^
&
&^
d
vol
Wd
P
Comportamento mecânico do material
na conformação
^
Região plástica da curva tensão-deformação real é de maiorinteresse porque refere-se a um material deformadoplasticamente ^
Na região plástica, o comportamento do metal é representadopela curva de fluxo:
em que
K = coeficiente de resistência; e
n^
= expoente de
encruamento
^
Curva de fluxo baseada na tensão real e deformação real
n K
ε
σ
=
Tensão de Fluxo
Para a maioria dos metais a temperaturaambiente, a resistência aumenta com adeformação devido ao encruamento
Tensão de fluxo
= valor instantâneo da tensão
requerida para continuar deformando o material.
Em que
Y
f^
= tensão de fluxo, que é, a
tensão de escoamento em função emfunção da deformação.
n
f^
K
Y
ε
Tensão de Fluxo Média
^
Determinada pela integração da equação da curva defluxo entre zero e o valor da deformação final que definea faixa de interesseem que:
= tensão de fluxo média;
= deformação
máxima durante o processo
n K
Y
n
=
_
_ Y
ε
Sensibilidade a taxa de deformação
^
Teoricamente, um metal trabalhado a quente comporta-se como uma material perfeitamente plástico, comcoeficiente de encruamento
n
^
O metal deve continuar o fluxo na mesma tensão defluxo, uma vez que a tensão é alcançada. ^
Porém, um fenômeno adicional ocorre durante adeformação, especialmente a elevadas temperaturas: ^
Sensibilidade a taxa de deformação
.
O que é taxa de deformação
?
^
Taxa de deformação em conformação está diretamenterelacionada com a velocidade deformação
v
^
Velocidade deformação
v^
= velocidade do
atuador ou outro movimento do equipamento. ^
Taxa de deformação é definida:Em que
= taxa de deformação verdadeira; e
h
= altura
instantânea do material sendo deformado.
v h
Efeito da taxa de deformação na tensão de
fluxo
^
Tensão de fluxo é uma função da temperatura ^
Numa temperatura de trabalho a quente, tensão defluxo também depende da taxa de deformação^
Quando a taxa de deformação aumenta, aresistência a deformação aumenta. Esse efeito é conhecido como sensibilidade a taxa dedeformação.
Sensibilidade a taxa de deformação
^
(a) Efeito da taxade deforma
ção
na
tensão de fluxonuma elevadatemperatura detrabalho ^
(b) mesmocomportamentoplotado numaescala log-log.
Efeito da temperatura na tensão de fluxo ^
A constante C, indicada pelainterseção de cada plot com alinha vertical tracejadacorrespondente a uma taxade deformação = 1.0 (s
^
e
m
(inclinação de cada plot)
aumenta com o aumento datemperatura
Observações sobre sensibilidade a
taxa de deformação
^
Aumentando a temperatura decresce
C
e aumenta
m
^
A temperatura ambiente, o efeito da taxa dedeformação é praticamente nulo ^
Somente a curva de fluxo é uma boa representaçãodo comportamento do material. ^
Quando a temperatura aumenta ^
Taxa de deformação torna-se altamenteimportante na determinação na tensão de fluxo
(^
)
[^
] z
y
x
x^
E
ε^
Considerando a Lei de Hooke Generalizada temos:
(^
)
[^
] z
x
y
y^
E
σ
σ ν
σ
ε^
(^
)
[^
] y
x
z
z^
E
ε^
G xy
xy
τ
γ^
=
G yz
yz
τ
γ^
=
G zx
zx
τ
γ^
=
Conseqüência de
∆
V/V = 0
(^
) z
y
x
z
y
x^
E
σ σ σ υ ε ε
ε^
^
υ
Entendendo as Equações de Levy-Mises
z
y
x
ε
ε
ε