Ensaio de Tração: Metodologia e Cálculos

1 ALGETEC SOLUÇÕES TECNOLÓGICAS EM EDUCAÇÃO CEP 40260215 Fone 71 32723504 Email contatoalgeteccombr Site wwwalgeteccombr LABORATÓRIO DE ESTRUTURAS ENSAIO DE TRAÇÃO ENSAIO DE TRAÇÃO No diagrama tensão versus deformação para os ensaios de tração e compressão a abscissa corresponde à deformação específica e pode ser obtida pela divisão do alongamento pelo comprimento inicial do corpo de prova Para realizar a medida do comprimento utilize um paquímetro 𝜀 𝛿 𝐿 Onde 𝜀 é a deformação específica 𝛿 é o alongamento 𝐿 é o comprimento inicial do corpo de prova Para a obtenção da tensão normal devese dividir a força que atua no corpo de prova pela sua área da seção transversal A força é obtida indiretamente pela pressão do fluido hidráulico do sistema e a área do cilindro 𝐹 𝑝 𝐴𝑐𝑖𝑙𝑖𝑛𝑑𝑟𝑜 Onde F é a força que o cilindro imprime no corpo de prova p é a pressão do fluido hidráulico medida no manômetro Acilindro é a área do cilindro hidráulico que vale 65 cm2 Logo a tensão normal pode ser calculada por 𝜎 𝑃 𝐴𝐶𝑜𝑟𝑝𝑜 𝑃𝑟𝑜𝑣𝑎 Onde 𝜎 é a tensão normal 2 ALGETEC SOLUÇÕES TECNOLÓGICAS EM EDUCAÇÃO CEP 40260215 Fone 71 32723504 Email contatoalgeteccombr Site wwwalgeteccombr LABORATÓRIO DE ESTRUTURAS ENSAIO DE TRAÇÃO 𝑃 é o esforço solicitante normal que no ensaio de tração e compressão é a força que o cilindro hidráulico imprime F 𝐴𝐶𝑜𝑟𝑝𝑜 𝑃𝑟𝑜𝑣𝑎 é a área da seção transversal do corpo de prova Como a área é circular maciça 𝐴𝐶𝑜𝑟𝑝𝑜 𝑃𝑟𝑜𝑣𝑎 𝜋 𝑑2 4 Onde 𝑑 é o diâmetro do corpo de prova e pode ser medido com um paquímetro Com as medidas de diversos pontos de tensão normal e sua correspondente deformação específica é possível traçar o diagrama tensãodeformação Nele diversas propriedades mecânicas do material ensaio podem ser obtidas O diagrama tensão deformação a seguir é característico de um material do tipo dúctil Vale ressaltar que a fórmula σ PA utilizada para o cálculo da tensão parte do pressuposto de que sua distribuição seja uniforme ao longo de todo corpo de prova Na prática nas proximidades da aplicação da carga e de uma mudança repentina da 3 ALGETEC SOLUÇÕES TECNOLÓGICAS EM EDUCAÇÃO CEP 40260215 Fone 71 32723504 Email contatoalgeteccombr Site wwwalgeteccombr LABORATÓRIO DE ESTRUTURAS ENSAIO DE TRAÇÃO geometria da peça há uma amplificação da tensão em regiões bem pequenas Esses picos de tensão são denominados concentradores de tensão O Princípio de SaintVenant nos diz que a uma distância l do ponto de aplicação da carga correspondente a dimensão lateral da barra a distribuição de tensão é aproximadamente uniforme e o pico de tensão é apenas um pouco maior que a tensão média calculada Mesmo com o raio de concordância do corpo de prova por vezes na prática por causa da mudança dimensional e a proximidade com a aplicação da carga os materiais tendem a romper numa região vizinha à cabeça do corpo de prova No início do ensaio de tração percebese que a tensão e a deformação específica são proporcionais caracterizando a denominada fase elástica Nela o corpo de prova volta ao seu estado inicial caso o carregamento deixe de existir Essa fase segue a chamada Lei de Hooke 𝜎 𝐸 𝜀 4 ALGETEC SOLUÇÕES TECNOLÓGICAS EM EDUCAÇÃO CEP 40260215 Fone 71 32723504 Email contatoalgeteccombr Site wwwalgeteccombr LABORATÓRIO DE ESTRUTURAS ENSAIO DE TRAÇÃO Onde E é chamado de Módulo de Elasticidade ou Módulo de Young Graficamente ele representa o coeficiente angular da reta formada na fase elástica Além disso ele fornece uma ideia da Rigidez do material pois quanto maior o Módulo de Elasticidade maior será a Rigidez A proporcionalidade deixa de existir em uma tensão denominada tensão limite de proporcionalidade A partir deste ponto tensão e deformação não variam linearmente e a Lei de Hooke deixa de ser válida Em um ponto próximo ao limite de proporcionalidade percebese um efeito denominado de Escoamento que ocorre devido ao deslizamento das camadas atômicas do material Nele caracterizamos a tensão de escoamento Esta fase é chamada de plástica e o corpo de prova não volta ao seu estado inicial caso o carregamento deixe de existir Esta fase permanecerá até a ruptura do material A partir do escoamento percebese que a deformação e a tensão não são mais proporcionais no entanto a tensão aumenta à medida que a deformação aumenta chamamos esta região do diagrama de encruamento A partir de certo ponto percebese uma grande diminuição da seção transversal do corpo de prova efeito que se denomina estricção A partir deste ponto a deformação aumenta com a diminuição da tensão No ponto onde o diagrama muda sua inclinação determinase tensão limite de resistência ou tensão última A deformação passa a ser tão elevada que o corpo de prova sofre a ruptura Neste ponto determinase a tensão de ruptura do material Outras propriedades importantes que são levantadas a partir do diagrama tensãodeformação são Resiliência área sob o diagrama até o escoamento Representa a energia absorvida pelo material antes de escoar Tenacidade área sob o diagrama completo Representa a energia absorvida antes de romper Ductilidade máxima deformação específica do material Geralmente apresentada em termos percentuais Representa o quanto o corpo se alongou do seu tamanho original 5 ALGETEC SOLUÇÕES TECNOLÓGICAS EM EDUCAÇÃO CEP 40260215 Fone 71 32723504 Email contatoalgeteccombr Site wwwalgeteccombr LABORATÓRIO DE ESTRUTURAS ENSAIO DE TRAÇÃO Sugerese que você pesquise sobre Diferença entre diagrama tensão deformação de engenharia e real Diagrama tensãodeformação de um material do tipo frágil Diferença entre o diagrama tensãodeformação em tração e compressão