UNIVERSIDADE FEDERAL DE PERNAMBUCOCENTRO DE TECNOLOGIA GEOCIÊNCIAS

Anelasticidade

Ensaios MecânicosProfessor: Armando Hideki ShinoharaAluna: Larissa Clara Stefenoni

RECIFE, 17 de março de 2011

INTRODUÇÃO

Muitos materiais, empregados na engenharia, quando estão sendo utilizados, estão sujeitos a forças ou cargas. Em tais situações, é necessário conhecer as características do material e saber como as deformações ocorrem.

Neste trabalho irei caracterizar o comportamento anelástico dos materiais, isto é, o comportamento elástico dependente do tempo. Descreverei também a componente anelástica nos polímeros, conhecida como viscoelasticidade, e o processo de relaxação.

ANELASTICIDADE

Para um sólido elástico ideal, a deformação elástica não é permanente, o que significa que quando a carga é liberada, a peça retorna à sua forma original. Admiti-se também que é independente do tempo. Ou seja, ao ser aplicada uma tensão, a deformação elástica instantânea permanece constante ao longo do período de tempo em que a tensão é mantida.

Na prática, a maioria dos materiais apresenta um comportamento anelástico. Isto é, a deformação elástica é dependente do tempo: após a retirada da carga é necessário a passagem de um tempo infinito para que a deformação retorne para zero (material retornar ao tamanho inicial).

Essa variação do comportamento elástico perfeito ocorre devido ao arranjo da microestrutura e seus defeitos, difusão intersticial e outras acomodações da microestrutura, e da energia interna. No quais são processos atomísticos e microestruturais dependentes do tempo que acompanham a deformação elástica.

Para os metais, a componente elástica é pequena podendo ser desprezada. Já para alguns polímeros, ela é elevada e é denominada por comportamento viscoelástico.

Descrição do comportamento anelástico:

Um sólido é perfeitamente elástico quando a lei de Hooke é válida completamente:

σ= Eϵ

Nestas equações estão implícitas três condições que definem o comportamento de um sólido perfeitamente elástico:

1- A resposta em deformação para cada nível de tensão aplicada ao sólido possui um único valor de equilíbrio e vice-versa;

2- O valor de equilíbrio da resposta é obtido instantaneamente;3- A resposta é linear.

A anelasticidade é um desvio da elasticidade perfeito. Um sólido é considerado anelástico quando a condição 2 não é satisfeita, isto é, a deformação continuará após a aplicação da tensão, e com a liberação da carga será necessário um tempo finito para que se dê a recuperação completa. Assim, a lei de Hooke para um sólido anelástico possui o tempo como uma variável, isto é, é necessário um certo tempo para o sólido alcançar o equilíbrio. Neste caso, a lei de Hooke se torna:

σ: tensão aplicada

E: módulo de elasticidade

ϵ: deformação

σ= E*ϵ

Relaxação

Ao se aplicar uma força de tração em um sólido anelástico e depois retirá-la, o sólido demorará um tempo finito para que haja uma recuperação completa. Este auto-ajuste do sistema é chamado de relaxação.

Comportamento viscoelastico

O comportamento mecânico dos polímeros é sensível à tensão, à temperatura de uso e ao tempo de carregamento. Estes em temperaturas intermediárias apresentam duas componentes:

1- Componente elástica2- Componente viscosa

A deformação elástica é instantânea, ou seja, a deformação ocorre no instante em que a tensão é aplicada. E ao retirar a tensão, a deformação é totalmente recuperada. Já para o comportamento viscoso, a deformação não é instantânea; isto é, em resposta a uma tensão aplicada, a deformação acontece com atraso ou de forma dependente do tempo. Também, esta deformação não é reversível ou completamente recuperável após a tensão ter sido aliviada.

Um exemplo deste comportamento viscoelástico ocorre em um polímero de silicone conhecido como "silly putty" (massa de vidraceiro feito de silicone). Quando conformado em rolo para dar uma bola e a seguir derrubado sobre uma superfície horizontal, ele pula elasticamente - a taxa de deformação durante o pulo é muito rápida. Por outro lado, se puxado em tração com uma tensão aplicada gradualmente crescente, o material se alonga ou se escoa tal como um líquido altamente viscoso. Por este e outros materiais viscoelásticos, a taxa de deformação determina se a deformação é elástica ou viscosa.

E*: módulo de elasticidade complexo do material

BIBLIOGRAFIA

CALLISTER, William D. Callister JR. Ciências e Engenharias de Materiais: Uma Introdução, 5ª Ed., Editora LTC.

NOGUEIRA, Renata Abdallah. Efeito do oxigênio nas propriedades anelásticas da liga Ti-10Mo para aplicação biomédica, 2008

http://pcc5726.pcc.usp.br/Transpar%C3%AAncias%20das%20aulas/5_Elasticidade-2006.pdf

http://hmviana.sites.uol.com.br/didatica/icm2k3/proprmecanica.pdf

http://pelicano.ipen.br/PosG30/TextoCompleto/Pedro%20Iris%20Paulin%20Filho_M.pdf