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Introdução à Ciência e Engenharia dos Materiais - Prática

ISBN: 9789899101548

Autores: Eduardo André de Sousa Marques, Ricardo João Camilo Carbas, Catarina S. P. Borges, Fernando M. C. Sousa, Lucas Filipe Martins da Silva

Editora: ENGEBOOK

Número de Páginas: 206

Idioma: Português

Data Edição: 2024

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Esta obra de carácter prático e aplicado acompanha o livro teórico dos mesmos autores.
Na primeira parte propõe uma série de demonstrações que permitem compreender facilmente vários conceitos teóricos. Por outro lado, a ciência dos materiais envolve conceitos que requerem cálculo, pelo que, na segunda parte deste livro apresenta-se uma série de problemas sobre toda a matéria relativa a ciência dos materiais. Para cada matéria, alguns exercícios contêm uma resolução detalhada e problemas adicionais são fornecidos com apenas a solução. A última parte aborda a engenharia dos materiais, através de experiências laboratoriais, sendo apresentados, para cada família de materiais, trabalhos laboratoriais que ilustram com ensaios mecânicos e físicos as principais características de cada material. A realização destes trabalhos permite aos estudantes desenvolverem competências laboratoriais que são essenciais para um/a engenheiro/a.

PREFÁCIO


PARTE A | DEMONSTRACÕES

A.1. Coeficientes de Poisson
A.1.1. Introdução
A.1.2. Equipamento
A.1.3. Materiais
A.1.4. Segurança
A.1.5. Procedimento experimental

A.2. Rigidez de diferentes materiais
A.2.1. Introdução
A.2.2. Equipamento
A.2.3. Materiais
A.2.4. Segurança
A.2.5. Procedimento experimental

A.3. Estruturas cristalinas
A.3.1. Introdução
A.3.2. Equipamento
A.3.3. Materiais
A.3.4. Segurança
A.3.5. Procedimento experimental

A.4. Deformação plástica e fratura
A.4.1. Introdução
A.4.2. Equipamento
A.4.3. Materiais
A.4.4. Segurança
A.4.5. Procedimento experimental

A.5. Fatores fragilizantes – Entalhe e taxa de deformação
A.5.1. Introdução
A.5.2. Equipamento
A.5.3. Materiais
A.5.4. Segurança
A.5.5. Procedimento experimental

A.6. Mecânica da fratura – Carregamento e comprimento de fenda crítico
A.6.1. Introdução
A.6.2. Equipamento
A.6.3. Materiais
A.6.4. Segurança
A.6.5. Procedimento experimental

A.7. Falha por carregamento cíclico
A.7.1. Introdução
A.7.2. Equipamento
A.7.3. Materiais
A.7.4. Segurança
A.7.5. Procedimento experimental

A.8. Ligas de memória de forma
A.8.1. Introdução
A.8.2. Equipamento
A.8.3. Materiais
A.8.4. Segurança
A.8.5. Procedimento experimental

A.9. Condutibilidade térmica de cerâmicos
A.9.1. Introdução
A.9.2. Equipamento
A.9.3. Materiais
A.9.4. Segurança
A.9.5. Procedimento experimental

A.10. Efeito das baixas temperaturas em polímeros
A.10.1. Introdução
A.10.2. Equipamento
A.10.3. Materiais
A.10.4. Segurança
A.10.5. Procedimento experimental

A.11. Anisotropia de materiais compósitos
A.11.1. Introdução
A.11.2. Equipamento
A.11.3. Materiais
A.11.4. Segurança
A.11.5. Procedimento experimental


PARTE B | ESTRUTURA DOS MATERIAIS

B.1. Estrutura dos materiais
B.1.1. Problemas resolvidos
B.1.2. Problemas propostos
B.1.3. Soluções

B.2. Diagramas de fases
B.2.1. Problemas resolvidos
B.2.2. Problemas propostos
B.2.3. Soluções

B.3. Deformação plástica
B.3.1. Problemas resolvidos
B.3.2. Problemas propostos
B.3.3. Soluções

B.4. Mecanismos de endurecimento
B.4.1. Problemas resolvidos
B.4.2. Problemas propostos
B.4.3. Soluções

B.5. Mecânica da fratura
B.5.1. Problemas resolvidos
B.5.2. Problemas propostos
B.5.3. Soluções

B.6. Fadiga
B.6.1. Problemas resolvidos
B.6.2. Problemas propostos
B.6.3. Soluções

B.7. Fluência
B.7.1. Problemas resolvidos
B.7.2. Problemas propostos
B.7.3. Soluções

B.8. Aços
B.8.1. Problemas resolvidos
B.8.2. Problemas propostos
B.8.3. Soluções


PARTE C | TRABALHOS LABORATORIAIS

C.1. Aços – Tratamento térmico de aços e ensaio Jominy
C.1.1. Instruções de trabalho
C.1.1.1. Introdução
C.1.1.2. Descrição geral do trabalho
C.1.1.3. Materiais
C.1.1.4. Procedimento experimental
C.1.1.5. Instruções para elaboração do relatório
C1.2. Exemplo de relatório
C1.2.1. Introdução ao tratamento térmico dos aços
C.1.2.2. Propriedades mecânicas
C.1.2.3. Preparação de uma amostra metalográfica
C.1.2.4. Microestrutura do aço testado
C.1.2.5. Ensaio de Jominy
C.1.2.6. Previsão da curva teórica e comparação com a curva experimental

C.2. Aços – Influência do teor de carbono na transformação martensítica
C.2.1. Instruções de trabalho
C.2.1.1. Introdução
C.2.1.2. Descrição geral do trabalho
C.2.1.3. Materiais
C.2.1.4. Procedimento experimental
C.2.1.5. Instruções para elaboração do relatório

C.3. Aços – Transição dúctil-frágil e o ensaio de charpy
C.3.1. Instruções de trabalho
C.3.1.1. Introdução
C.3.1.2. Descrição geral do trabalho
C.3.1.3. Materiais
C.3.1.4. Procedimento experimental
C.3.1.5. Instruções para elaboração do relatórioC.4. Ferros fundidos e ligas não ferrosas – Caracterização mecânica de diferentes materiais metálicos
C.4.1. Instruções de trabalho
C.4.1.1. Introdução
C.4.1.2. Descrição geral do trabalho
C.4.1.3. Materiais
C.4.1.4. Procedimento experimental
C.4.1.5. Instruções para elaboração do relatório
C.4.2. Exemplo de relatório
C.4.2.1. Introdução aos ferros fundidos
C.4.2.2. Introdução às ligas não-ferrosas
C.4.2.3. Materiais utilizados
C.4.2.4. Curvas de tração
C.4.2.5. Sumário de propriedades obtidas

C.5. Ferros fundidos– Comparação de ferro fundido cinzento lamelar e ferro fundido dúctil
C.5.1. Instruções de trabalho
C.5.1.1. Introdução
C.5.1.2. Descrição geral do trabalho
C.5.1.3. Materiais
C.5.1.4. Procedimento experimental
C.5.1.5. Instruções para a elaboração do relatório

C.6. Ligas não ferrosas – Tensão limite de fadiga de ligas vazadas e trabalhadas
C.6.1. Instruções de trabalho
C.6.1.1. Introdução
C.6.1.2. Descrição geral do trabalho
C.6.1.3. Materiais
C.6.1.4. Procedimento experimental
C.6.1.5. Instruções para a elaboração do relatório

C.7. Cerâmicos – Caracterização de cerâmicos refratários
C.7.1. Instruções de trabalho
C.7.1.1. Introdução
C.7.1.2. Descrição geral do trabalho
C.7.1.3. Materiais
C.7.1.4. Procedimento experimental
C.7.1.5. Instruções para a elaboração do relatório
C.7.2. Exemplo de relatório
C.7.2.1. Introdução aos cerâmicos refratários e seu uso em aplicações aeroespaciais
C.7.2.2. Materiais estudados
C.7.2.3. Medição da densidade
C.7.2.4. Análise da microestrutura
C.7.2.5. Determinação da resistência à flexão
C.7.2.6. Medição dinâmica de rigidez
C.7.2.7. Resistência às temperaturas elevadas e condutividade térmica

C.8. Cerâmicos – Cerâmicos estabilizados
C.8.1. Instruções de trabalho
C.8.1.1. Introdução
C.8.1.2. Descrição geral do trabalho
C.8.1.3. Materiais
C.8.1.4. Procedimento experimental
C.8.1.5. Instruções para a elaboração do relatório

C.9. Cerâmicos – Comportamento à fluência de materiais cerâmicos
C.9.1. Instruções de trabalho
C.9.1.1. Introdução
C.9.1.2. Descrição geral do trabalho
C.9.1.3. Materiais
C.9.1.4. Procedimento experimental
C.9.1.5. Instruções para a elaboração do relatório

C.10. Polímeros – Temperatura de transição vítrea
C.10.1. Instruções de trabalho
C.10.1.1. Introdução
C.10.1.2. Descrição geral do trabalho
C.10.1.2. Materiais
C.10.1.3. Procedimento experimental
C.10.1.4. Instruções para elaboração do relatório
C.10.2. Exemplo de relatório
C.10.2.1. Efeito da temperatura nas propriedades mecânicas dos polímeros
C.10.2.2. Material usado
C.10.2.3. Descrição do princípio de funcionamento da máquina usada para medir a Tg
C.10.2.4. Curva de tração do polímero abaixo e acima da Tg

C.11. Polímeros – Comparação de desempenho de um termoplástico, termoendurecívele de um elastómero
C.11.1. Instruções de trabalho
C.11.1.1. Introdução
C.11.1.2. Descrição geral do trabalho
C.11.1.3. Materiais
C.11.1.4. Procedimento experimental
C.11.1.5. Instruções para a elaboração do relatório

C.12. Polímeros – Resistência ao impacto de materiais poliméricos
C.12.1. Instruções de trabalho
C.12.1.1. Introdução
C.12.1.2. Descrição geral do trabalho
C.12.1.3. Materiais
C.12.1.4. Procedimento experimental
C.12.1.5. I nstruções para a elaboração do relatórioC.13. Compósitos – Propriedades mecânicas na direção das fibras e na direção transversal às fibras
C.13.1. Instruções de trabalho
C.13.1.1. Introdução
C.13.1.2. Descrição geral do trabalho
C.13.1.3. Materiais
C.13.1.4. Procedimento experimental
C.13.1.5. Instruções para a elaboração do relatório
C.13.2. Exemplo de relatório
C.13.2.1. Introdução aos compósitos de matriz polimérica reforçada com fibras
C.13.2.2. Materiais usados
C.13.2.3. Descrição da fabricação do compósito
C.13.2.4. Previsão das propriedades mecânicas pela regra das misturas
C.13.2.5. Curva de tração de compósito determinada no sentido longitudinal e transversal
C.13.2.6. Propriedades mecânicas e comentários

C.14. Compósitos – Expansão térmica dos materiais compósitos
C.14. Instruções de trabalho
C.14.1. Introdução
C.14.2. Descrição geral do trabalho
C.14.3. Materiais
C.14.4. Procedimento experimental
C.14.5. Instruções para a elaboração do relatório

C.15. Compósitos – Efeito do núcleo em materiais sandwich
C.15.1. Instruções de trabalho
C.15.1.1. Introdução
C.15.1.2. Descrição geral do trabalho
C.15.1.3. Materiais
C.15.1.4. Procedimento experimental
C.15.1.5. Instruções para a elaboração do relatório


ÍNDICE DE FIGURAS E TABELAS

Eduardo A. S. Marques é Investigador contratado pós-doutoral no Instituto de Engenharia Mecânica e Gestão Industrial (INEGI) e docente convidado no Departamento de Engenharia Mecânica da Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto (FEUP). Obteve o seu doutoramento na área das ligações adesivas estruturais para aplicações aeroespaciais na FEUP, em 2016, dedicando-se agora a estudar o efeito de elevadas taxas de deformação, temperaturas extremas e elevada humidade relativa no comportamento de diversos materiais e estruturas coladas.

Ricardo J. C. Carbas é atualmente Investigador pós-doutoral na Unidade de Processos Avançados de Ligação (UPAL), uma unidade de investigação do Instituto de Engenharia Mecânica e Gestão Industrial (INEGI). Obteve doutoramento em juntas coladas funcionalmente graduadas, pela Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto (FEUP), em 2013, e realiza regularmente trabalhos de consultoria para empresas nacionais e internacionais.

Catarina S. P. Borges é doutoranda em Engenharia Mecânica, desenvolvendo a sua investigação na área no projeto e durabilidade de juntas adesivas. Durante a sua tese de mestrado participou na concepção e desenvolvimento de um novo equipamento de ensaio para a caracterização à fractura de juntas adesivas sujeitas a taxas de deformação elevadas. É autora de diversos artigos de investigação neste campo.

Fernando M. C. Sousa é doutorando em Engenharia Mecânica, desenvolvendo a sua investigação na área do projeto à fadiga de juntas coladas. Durante a sua tese de mestrado desenvolveu uma nova metodologia para prever a durabilidade de juntas adesivas sujeitas a solicitações cíclicas. É autor de diversos artigos de investigação neste campo.

Lucas F. M. da Silva é Professor Catedrático no Departamento de Engenharia Mecânica da Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto (FEUP) e editor-chefe do Journal of Materials Design and Applications (SAGE). É o diretor da Unidade de Processos Avançados de Adesão (AJPU) do Instituto de Engenharia Mecânica e Gestão Industrial (INEGI).

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