Trabalho Acadêmico

B Formatação e Entrega O relatório deve ser elaborado em grupos de até 6 alunos Os grupos devem ser formados pelos próprios alunos e cadastrados na planilha de controle Link httpsdocsgooglecomspreadsheetsd1qDi8VhYo9nP9S6Q9YaGnGlqRgKmoXqOedituspsharingouid110863383594816685163rtpoftruesdtrue O documento deve conter uma capa com a identificação do grupo nomes completos e matrículas dos integrantes O relatório deve ser entregue em formato PDF via Ulife até o dia 07062025 Para a realização das análises deverão ser utilizados os dados brutos dos ensaios disponibilizados em anexo C Anexo Resultado dos ensaios Metal 1 Metal 2 Metal 3 Carga N L mm Carga N L mm Carga N L mm 0000 0000 0 0000 0 0000 6639603 0013 20000 0005 2000 0001 19940385 0038 40000 0010 4000 0002 33233322 0064 50000 0015 6000 0004 46526258 0089 55000 0025 8000 0005 51478009 0127 60000 0050 10000 0007 51478009 0203 62000 0100 12000 0008 52350867 0508 63000 0150 12870 0009 72417767 1016 64000 0200 87250464 2540 64500 0300 93794935 7112 65000 0500 85069300 10160 65500 1000 80706973 11684 66000 2000 66500 5000 67000 10000 67500 15000 68000 20000 68500 25000 69000 30000 69500 35000 70000 9800 A3 Roteiro UC Resistência dos materiais e elementos de máquina Semestre 20251 AVALIAÇÃO A3 ENSAIO DE TRAÇÃO DE MATERIAIS METÁLICOS Este documento apresenta as instruções para realização da A3 que consistirá na elaboração de um relatório de ensaio de tração O relatório deverá seguir a estrutura descrita abaixo seção A e incluir todas as análises e cálculos necessários para a caracterização dos materiais ensaiados A Roteiro para Elaboração do Relatório 1 Introdução Apresente uma breve contextualização sobre a importância dos ensaios mecânicos com ênfase no ensaio de tração Explique como esse ensaio é utilizado para caracterizar as propriedades mecânicas dos materiais metálicos 2 Objetivo do Relatório Descreva o objetivo do ensaio de tração e o que se espera analisar a partir dos dados obtidos 3 Método Explique como é realizado o ensaio de tração de acordo com as normas técnicas pertinentes Detalhe os seguintes aspectos Características dos corpos de prova diâmetro de 125 mm e comprimento útil de 50 mm Procedimentos de execução do ensaio Equações utilizadas para o cálculo da tensão e da deformação 4 Resultados Apresentar no mínimo os seguintes resultados O diagrama Tensão x Deformação para os três materiais ensaiados O cálculo do módulo de elasticidade de cada material A tensão de escoamento determinada graficamente ou por métodos analíticos O cálculo do módulo de resiliência para cada material 5 Discussão Compare os resultados obtidos para os três materiais analisando suas propriedades mecânicas e comportamentos diante do ensaio de tração Discuta as diferenças entre materiais dúcteis e frágeis relacionando com aplicações práticas 6 Conclusão Resuma os principais achados do ensaio e a relevância da caracterização mecânica dos materiais para a engenharia 7 Referências Liste todas as normas técnicas artigos livros e outras fontes consultadas para a elaboração do relatório AVALIAÇÃO A3 ENSAIO DE TRAÇÃO DE MATERIAIS METÁLICOS Este documento apresenta as instruções para realização da A3 que consistirá na elaboração de um relatório de ensaio de tração O relatório deverá seguir a estrutura descrita abaixo seção A e incluir todas as análises e cálculos necessários para a caracterização dos materiais ensaiados A Roteiro para Elaboração do Relatório 1 Introdução Apresente uma breve contextualização sobre a importância dos ensaios mecânicos com ênfase no ensaio de tração Explique como esse ensaio é utilizado para caracterizar as propriedades mecânicas dos materiais metálicos 2 Objetivo do Relatório Descreva o objetivo do ensaio de tração e o que se espera analisar a partir dos dados obtidos 3 Método Explique como é realizado o ensaio de tração de acordo com as normas técnicas pertinentes Detalhe os seguintes aspectos Características dos corpos de prova diâmetro de 125 mm e comprimento útil de 50 mm Procedimentos de execução do ensaio Equações utilizadas para o cálculo da tensão e da deformação 4 Resultados Apresentar no mínimo os seguintes resultados O diagrama Tensão x Deformação para os três materiais ensaiados O cálculo do módulo de elasticidade de cada material A tensão de escoamento determinada graficamente ou por métodos analíticos O cálculo do módulo de resiliência para cada material 5 Discussão Compare os resultados obtidos para os três materiais analisando suas propriedades mecânicas e comportamentos diante do ensaio de tração Discuta as diferenças entre materiais dúcteis e frágeis relacionando com aplicações práticas 6 Conclusão Resuma os principais achados do ensaio e a relevância da caracterização mecânica dos materiais para a engenharia 7 Referências Liste todas as normas técnicas artigos livros e outras fontes consultadas para a elaboração do relatório A3 Roteiro UC Resistência dos materiais e elementos de máquina Semestre 20251 B Formatação e Entrega O relatório deve ser elaborado em grupos de até 6 alunos Os grupos devem ser formados pelos próprios alunos e cadastrados na planilha de controle Link httpsdocsgooglecomspreadsheetsd1qDi8VhYo9nP9S6Q9YaGnGlqRgKmo XqOedituspsharingouid110863383594816685163rtpoftruesdtrue O documento deve conter uma capa com a identificação do grupo nomes completos e matrículas dos integrantes O relatório deve ser entregue em formato PDF via Ulife até o dia 07062025 Para a realização das análises deverão ser utilizados os dados brutos dos ensaios disponibilizados em anexo C Anexo Resultado dos ensaios Metal 1 Metal 2 Metal 3 Carga N ΔL mm Carga N ΔL mm Carga N ΔL mm 0000 0000 0 0000 0 0000 6639603 0013 20000 0005 2000 0001 19940385 0038 40000 0010 4000 0002 33233322 0064 50000 0015 6000 0004 46526258 0089 55000 0025 8000 0005 51478009 0127 60000 0050 10000 0007 51478009 0203 62000 0100 12000 0008 52350867 0508 63000 0150 12870 0009 72417767 1016 64000 0200 87250464 2540 64500 0300 93794935 7112 65000 0500 85069300 10160 65500 1000 80706973 11684 66000 2000 66500 5000 67000 10000 67500 15000 68000 20000 68500 25000 69000 30000 69500 35000 70000 9800 RESISTÊNCIA DOS MATERIAIS E ELEMENTOS DE MÁQUINA ENSAIO DE TRAÇÃO DE MATERIAIS METÁLICOS AVALIAÇÃO A3 NOME DO INTEGRANTE DO GRUPO NOME DO INTEGRANTE DO GRUPO NOME DO INTEGRANTE DO GRUPO NOME DO INTEGRANTE DO GRUPO NOME DO INTEGRANTE DO GRUPO 1 INTRODUÇÃO No contexto do estudo da resistência dos materiais os ensaios mecânicos são experimentos importantes no que tange a caracterização dos materiais em prol do melhor conhecimento das propriedades físicas e mecânicas de um material estrutural de forma a promover estudos relacionados com a segurança eficiência e bom funcionamento das estruturas Este tipo de ensaio geralmente é utilizado para obtenção de características mecânicas como a resistência do material e o módulo de elasticidade estático Com relação ao tipo pode ser segmentado de acordo com o tipo de solicitação presente no ensaio compressão tração cisalhamento Entre estes o ensaio de tração se destaca como um dos mais importantes e amplamente utilizados para caracterização de materiais sobretudo de natureza metálica como mostrado na Figura 1 Figura 1 Representação dos aparatos experimentais e do ensaio de tração Fonte httpsbiopdicombrartigosensaiodetracao Nesse sentido o ensaio de tração é caracterizado pela imposição de uma carga axial de tração padronizada na estrutura que possui valor crescente com um incremento bem definido chamado de taxa de aplicação de carga até que seja atingida a ruptura do material Com isso é possível obter a curva tensãodeformação que registra a variação da tensão em função da deformação ao longo de todo ensaio permitindo que sejam observadas informações como a limite de elasticidade ponto que marca o limite onde ainda é possível considerar o regime linear de Hooke b módulo de elasticidade sendo definido como a inclinação da parte linear do gráfico c resistência última à tração ponto de resistência que marca o valor máximo que o material atinge antes de romper d limite de escoamento que determine o ponto limite onde o material passa a escoar isto é onde a tensão permanece praticamente constante mas registrase um aumento repentino nos níveis de deformação Essas informações discutidas são apresentadas em sua maioria pela Figura 2 Figura 2 Diagrama tensãodeformação no ensaio de tração Fonte httpsprecisaoengcomblogprecisaoensaiotracao Dessa forma esse ensaio fornece informações relevantes a serem utilizadas sobretudo no projeto de estruturas No Brasil a norma que regulamente estes ensaios para as estruturas metálicas por exemplo é a ABN NBR ISSO 6892 2024 que trata sobre os materiais metálicos submetidos aos ensaios de tração seja em temperatura ambiente ou em temperaturas elevadas 2 OBJETIVO DO TRABALHO Face ao exposto o presente trabalho tem como objetivo avaliar os dados obtidos em um ensaio de tração de tal forma a caracterizar o material em análise a partir da curva tensãodeformação Para isso o trabalho conta com os seguintes objetivos específicos A partir dos dados coletados elaborar os diagramas de tensãodeformação para os materiais ensaiados Identificar nas curvas os parâmetros mecânicos relevantes tais quais módulo de elasticidade limite de elasticidade tensão última e limite de escoamento 3 METODOLOGIA De modo a cumprir os objetivos propostos a metodologia adotada para este trabalho consiste na adoção dos procedimentos abordados na norma técnica NBR ISO 6892 2024 para realização do ensaio Nesse sentido de acordo com a norma O ensaio consiste em deformar um corpo de prova por força de tração geralmente até a fratura para determinação de uma ou mais propriedades mecânicas O ensaio deve ser realizado em temperatura ambiente entre 10ºC e 35ºC Com relação as características geométricas do copo de prova em geral estes possuem cabeças mais largas que o comprimento conforme apresentado na Figura 3 Além disso na Figura 4 é possível observar valores padronizados que a norma apresenta para essas dimensões De maneira geral atentase em relação ao diâmetro do corpo de prova ao diâmetro das cabeças a serem presas na máquina de tração e ao comprimento útil da amostra Figura 2 Formato do corpo de prova utilizado no ensaio de tração Fonte httpsbiopdicombrartigosensaiodetracao Figura 3 Dimensões dos corpos de prova Fonte ABNT NBR ISO 68921 2024 Na prática os procedimentos para execução do ensaio de tração podem ser segmentados em 31 Preparação do corpo de prova Primeiramente fazse necessário seguir as diretrizes normativas apresentadas anteriormente para padronização do corpo de prova utilizado no ensaio Nesse sentido fazse necessário um controle de qualidade para que as dimensões estejam em precisão com relação aos limites da norma Após a elaboração dos n corpos de provas a serem ensaiados é possível prosseguir para a próxima etapa 32 Calibração do ensaio Em sequência devese garantir que as temperaturas sejam controladas de tal forma que a temperatura ambiente esteja no limite estabelecido pela norma 10ºC e 35ºC A velocidadetaxa de carregamento pode ser realizada pelo método A baseado em deformação ou pelo método B baseado em tensãoforça No primeiro caso controlase a velocidade de deformação no trecho elástico e plástico da curva tensão deformação Já no segundo caso controlase a taxa de variação da força aplicada Nesse sentido fazse necessário que os extensômetros e o equipamento de aplicação da força estejam precisos para aplicação da carga uniaxial e a respectiva medição das deformações ao longo do ensaio 33 Execução do ensaio Com relação a execução do ensaio fazse necessário fixar os corpos de prova nos ganchos de tração onde estes serão presos pela cabeça trechos do corpo de prova com maior diâmetro da seção transversal Assim que escolhido o método A ou B a carga é aplicada de maneira controlada até a ruptura do corpo de prova ao passo que o sistema de aquisição é responsável por ler os dados relativos às forças e ao deslocamento e expor isso de maneira tabelada ou graficamente 34 Cálculo da tensão Primeiramente adotado um corpo de prova cilíndrico com seção útil de diâmetro 125 mm e comprimento de 50 mm a área pode ser calculada por Aπ 125 2 2 12272mm² Nesse sentido sabese que a relação mecânica fundamental entra a força aplicada e a tensão desenvolvida é dada por σ F A F 12272 Assim eu coletar os dados de carga aplicada de forma tabelada durante o ensaio é possível converter cada um deles para tensão Observase que F deve estar em N para que a unidade de tensão retorne em MPa 35 Cálculo da deformação A deformação é um parâmetro adimensional que pode ser calculada pela razão entre o alongamento sofrido no ensaio L e o comprimento inicial útil do corpo de prova também chamado de comprimento indeformado Sendo assim ε L L0 L 50 Dessa forma sabendo que o comprimento inicial é 50 mm basta medir os alongamentos sofridos ao longo do ensaio para calcular cada uma das deformações desenvolvidas 36 Cálculo do Módulo de Elasticidade Para o cálculo do módulo de elasticidade a norma recomenda adotar o método baseado na determinação numérica da linha de melhor ajuste para a faixa elástica método dos mínimos quadrados além de uma avaliação visual do gráfico para garantir a correspondência entre essa linha de ajuste e a curva Nesse sentido recomendase adotar os seguintes limites para cálculo da regressão Limite inferior para tensão equivalente a 10 do valor da tensão de escoamento Limite superior para tensão equivalente a 40 do valor da tensão de escoamento Dessa forma ao delimitar esta região linear é possível realizar a aplicação do seguinte equacionamento para aplicação da regressão linear Eσsσi εsεi Onde σ s representa a tensão superior σ i representa a tensão inferior e E é o módulo de elasticidade em MPa 37 Cálculo da tensão de escoamento Para os materiais com patamar de escoamento a curva tensãodeformação apresenta um pico caracterizado pela tensão última depois um decaimento até uma região onde o gráfico permanece quase horizontal para um acréscimo constante de deformação Esse limite horizontal é caracterizado justamente pela tensão de escoamento e pode ser determinado facilmente de maneira gráfico quando o diagrama é traçado 38 Cálculo do módulo de resiliência O módulo de resiliência é definido como a energia elástica por unidade de volume armazenada no material até o limite de escoamento Segundo a norma em materiais com comportamento linear até o escoamento este módulo pode ser determinado por U rσ ²escoamento 2 E Sendo assim após a determinação da curva tensão deformação é possível obter os parâmetros de módulo de elasticidade e tensão de escoamento do material para então aplicar estes valores na determinação do módulo de resiliência 4 RESULTADOS E DISCUSSÕES Após a realização dos ensaios os dados coletados do experimento de tração foram registrados na Tabela 1 para cada um dos 3 metais em análise Tabela 1 Resultados obtidos no ensaio de tração dos 3 materiais Metal 1 Metal 2 Metal 3 F N L mm F N L mm F N L mm 0000 0000 0 0000 0 0000 6639603 0013 20000 0005 2000 0001 19940385 0038 40000 0010 4000 0002 33233322 0064 50000 0015 6000 0004 46526258 0089 55000 0025 8000 0005 51478009 0127 60000 0050 10000 0007 51478009 0203 62000 0100 12000 0008 52350867 0508 63000 0150 12870 0009 72417767 1016 64000 0200 87250464 2540 64500 0300 93794935 7112 65000 0500 85069300 10160 65500 1000 80706973 11684 66000 2000 66500 5000 67000 10000 67500 15000 68000 20000 68500 25000 69000 30000 69500 35000 70000 9800 Dessa forma o primeiro passo foi converter os valores de força e alongamento para tensão e deformação para cada um dos metais ensaiados Nesse sentido tornase possível obter a curva tensãodeformação para os 3 materiais sendo estas apresentadas nas Figuras 45 e 6 Figura 4 Curva tensãodeformação para o metal 1 Fonte Autores 2025 Figura 5 Curva tensãodeformação para o metal 2 Fonte Autores 2025 Figura 5 Curva tensãodeformação para o metal 2 Fonte Autores 2025 Com relação ao metal 1 notase que seu comportamento é típico do que se espera para os metais com patamar de escoamento bem definido Nesse sentido o diagrama possui uma região elástica notável em sequência de um patamar de escoamento e por fim uma elevação da tensão até o pico tensão última Após esse ponto ocorre a queda gradual da tensão indicando que o material já foi rompido de fato o que é característico de materiais dúcteis Com relação a tensão de escoamento do material é possível observar graficamente e através da Tabela 1 que está ocorre por volta de 41948 MPa Sendo assim a estimativa do módulo de elasticidade é dada por E 167 794194 000078400002021549657 MPa Para o cálculo do módulo de resiliência temos U r 41948² 221549657 041 MPa Para o metal 2 temos um comportamento de escoamento bem notável mas curiosamente o material escoa até o rompimento sem apresentar um pós pico após o patamar de escoamento diferentemente do que foi visto para o caso anterior Sendo assim o aumento da tensão é significativamente pequeno após atingir o limite de escoamento sendo aproximadamente igual a tensão de ruptura do material Sendo assim uma vez que a tensão de escoamento não é clara adotase um valor recomendado pelas diretrizes normativas da tensão correspondente a uma deformação de 02 Assim a tensão de escoamento é definida como 53374 MPa Neste caso utilizaremos os valores de tensão superior igual a uma deformação de 00005 e uma tensão inferior igual a uma deformação de 000025 em função do trecho estreito quase que vertical para o trecho linear da curva E4481832594 0000500002 40746667 MPa Para o cálculo do módulo de resiliência temos U r 53374² 240746667 034 MPa Por fim para o metal 3 observase que este rompe ainda no trecho linear da curva tensãodeformação Esse comportamento é característico dos materiais frágeis Dessa forma adotase neste trabalho as tensões de ruptura como limite superior e a primeira tensão após os valores nulos como a tensão inferior já que o material apresenta uma resposta não convencional Sendo assim o módulo de elasticidade é dado por E 104 871629 000018000002553604 54 MPa Uma vez que o material não escoa não há tensão de ruptura e também não há módulo de resiliência do material neste caso 5 CONCLUSÕES O trabalho apresentou o estudo de 3 ensaios de tração realizados com materiais diferentes com o objetivo de extrair os parâmetros mais importantes da curva tensão deformação de cada um dos materiais tais como a módulo de elasticidade b patamar de escoamento e c módulo de resiliência Para o primeiro caso metal 1 foi identificada uma curvatensão deformação perfeita típica dos materiais com patamar de escoamento bem definido onde identificouse graficamente a tensão de escoamento e o módulo de elasticidade foi calculado seguindo a regressão linear proposta pela norma Este foi o caso que apresentou um menor módulo de elasticidade pois a inclinação do trecho linear foi menor Ainda registrouse também neste caso o comportamento dúctil onde após o patamar de escoamento houve um pico de tensão e após a ruptura o decaimento gradativo Para o segundo caso metal 2 registrouse a presença de um trecho linear com uma inclinação significativamente elevada e com um patamar de escoamento quase que constante até o alcance da tensão de ruptura do material Sendo assim neste caso o material rompeu durante o escoamento Neste caso não ficou claro qual tensão de escoamento adotar então utilizouse uma simplificação da norma onde foi utilizado a tensão de escoamento correspondente ao valor de 2 da deformação Por possuir um trecho linear com inclinação bastante elevada foi notado um módulo de elasticidade maior do que no primeiro caso porém com um módulo de resiliência menor Este valor foi calculado com base nas tensões correspondentes a 00005 e 00002 das deformações como forma simplificada Por fim o último caso metal 3 apresenta a caracterização de um material que rompeu durante o trecho linear Sendo assim as tensões não alcançaram os valores para que ocorresse o escoamento e o material é dito como frágil Para o cálculo do módulo de elasticidade não fica claro qual procedimento adotar pois durante o trecho linear ainda ocorre uma certa variação Nesse sentido utilizouse como limites superiores e inferiores para as tensões os valores da tensão última e da primeira tensão não nula resultando em um módulo de elasticidade elevado e maior que os outros dois casos Por não possuir patamar de escoamento a tensão de escoamento é dita nula bem como o módulo de resiliência do material Por fim esse estudo apresentou ideias relevantes para a caracterização de materiais sob solicitações de trações onde os ensaios mecânicos possuem um importante papel no cálculo dessas propriedades mecânicas e servem como base para o projeto de estruturas e elementos estruturais 6 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉNICAS ABNT NBR ISO 68921 Materiais metálicos Ensaio de tração Parte 1 Método de ensaio em temperatura ambiente Rio de Janeiro 2024 ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉNICAS ABNT NBR ISO 68922 Materiais metálicos Ensaio de tração Parte 1 Método de ensaio em temperaturas elevadas Rio de Janeiro 2024 RESISTÊNCIA DOS MATERIAIS E ELEMENTOS DE MÁQUINA ENSAIO DE TRAÇÃO DE MATERIAIS METÁLICOS AVALIAÇÃO A3 NOME DO INTEGRANTE DO GRUPO NOME DO INTEGRANTE DO GRUPO NOME DO INTEGRANTE DO GRUPO NOME DO INTEGRANTE DO GRUPO NOME DO INTEGRANTE DO GRUPO 1 INTRODUÇÃO No contexto do estudo da resistência dos materiais os ensaios mecânicos são experimentos importantes no que tange a caracterização dos materiais em prol do melhor conhecimento das propriedades físicas e mecânicas de um material estrutural de forma a promover estudos relacionados com a segurança eficiência e bom funcionamento das estruturas Este tipo de ensaio geralmente é utilizado para obtenção de características mecânicas como a resistência do material e o módulo de elasticidade estático Com relação ao tipo pode ser segmentado de acordo com o tipo de solicitação presente no ensaio compressão tração cisalhamento Entre estes o ensaio de tração se destaca como um dos mais importantes e amplamente utilizados para caracterização de materiais sobretudo de natureza metálica como mostrado na Figura 1 Figura 1 Representação dos aparatos experimentais e do ensaio de tração Fonte httpsbiopdicombrartigosensaiodetracao Nesse sentido o ensaio de tração é caracterizado pela imposição de uma carga axial de tração padronizada na estrutura que possui valor crescente com um incremento bem definido chamado de taxa de aplicação de carga até que seja atingida a ruptura do material Com isso é possível obter a curva tensãodeformação que registra a variação da tensão em função da deformação ao longo de todo ensaio permitindo que sejam observadas informações como a limite de elasticidade ponto que marca o limite onde ainda é possível considerar o regime linear de Hooke b módulo de elasticidade sendo definido como a inclinação da parte linear do gráfico c resistência última à tração ponto de resistência que marca o valor máximo que o material atinge antes de romper d limite de escoamento que determine o ponto limite onde o material passa a escoar isto é onde a tensão permanece praticamente constante mas registrase um aumento repentino nos níveis de deformação Essas informações discutidas são apresentadas em sua maioria pela Figura 2 Figura 2 Diagrama tensãodeformação no ensaio de tração Fonte httpsprecisaoengcomblogprecisaoensaiotracao Dessa forma esse ensaio fornece informações relevantes a serem utilizadas sobretudo no projeto de estruturas No Brasil a norma que regulamente estes ensaios para as estruturas metálicas por exemplo é a ABN NBR ISSO 6892 2024 que trata sobre os materiais metálicos submetidos aos ensaios de tração seja em temperatura ambiente ou em temperaturas elevadas 2 OBJETIVO DO TRABALHO Face ao exposto o presente trabalho tem como objetivo avaliar os dados obtidos em um ensaio de tração de tal forma a caracterizar o material em análise a partir da curva tensãodeformação Para isso o trabalho conta com os seguintes objetivos específicos A partir dos dados coletados elaborar os diagramas de tensãodeformação para os materiais ensaiados Identificar nas curvas os parâmetros mecânicos relevantes tais quais módulo de elasticidade limite de elasticidade tensão última e limite de escoamento 3 METODOLOGIA De modo a cumprir os objetivos propostos a metodologia adotada para este trabalho consiste na adoção dos procedimentos abordados na norma técnica NBR ISO 6892 2024 para realização do ensaio Nesse sentido de acordo com a norma O ensaio consiste em deformar um corpo de prova por força de tração geralmente até a fratura para determinação de uma ou mais propriedades mecânicas O ensaio deve ser realizado em temperatura ambiente entre 10ºC e 35ºC Com relação as características geométricas do copo de prova em geral estes possuem cabeças mais largas que o comprimento conforme apresentado na Figura 3 Além disso na Figura 4 é possível observar valores padronizados que a norma apresenta para essas dimensões De maneira geral atentase em relação ao diâmetro do corpo de prova ao diâmetro das cabeças a serem presas na máquina de tração e ao comprimento útil da amostra Figura 2 Formato do corpo de prova utilizado no ensaio de tração Fonte httpsbiopdicombrartigosensaiodetracao Figura 3 Dimensões dos corpos de prova Fonte ABNT NBR ISO 68921 2024 Na prática os procedimentos para execução do ensaio de tração podem ser segmentados em 31 Preparação do corpo de prova Primeiramente fazse necessário seguir as diretrizes normativas apresentadas anteriormente para padronização do corpo de prova utilizado no ensaio Nesse sentido fazse necessário um controle de qualidade para que as dimensões estejam em precisão com relação aos limites da norma Após a elaboração dos n corpos de provas a serem ensaiados é possível prosseguir para a próxima etapa 32 Calibração do ensaio Em sequência devese garantir que as temperaturas sejam controladas de tal forma que a temperatura ambiente esteja no limite estabelecido pela norma 10ºC e 35ºC A velocidadetaxa de carregamento pode ser realizada pelo método A baseado em deformação ou pelo método B baseado em tensãoforça No primeiro caso controlase a velocidade de deformação no trecho elástico e plástico da curva tensãodeformação Já no segundo caso controlase a taxa de variação da força aplicada Nesse sentido fazse necessário que os extensômetros e o equipamento de aplicação da força estejam precisos para aplicação da carga uniaxial e a respectiva medição das deformações ao longo do ensaio 33 Execução do ensaio Com relação a execução do ensaio fazse necessário fixar os corpos de prova nos ganchos de tração onde estes serão presos pela cabeça trechos do corpo de prova com maior diâmetro da seção transversal Assim que escolhido o método A ou B a carga é aplicada de maneira controlada até a ruptura do corpo de prova ao passo que o sistema de aquisição é responsável por ler os dados relativos às forças e ao deslocamento e expor isso de maneira tabelada ou graficamente 34 Cálculo da tensão Primeiramente adotado um corpo de prova cilíndrico com seção útil de diâmetro 125 mm e comprimento de 50 mm a área pode ser calculada por 𝐴 𝜋 125 2 2 12272 𝑚𝑚² Nesse sentido sabese que a relação mecânica fundamental entra a força aplicada e a tensão desenvolvida é dada por 𝜎 𝐹 𝐴 𝐹 12272 Assim eu coletar os dados de carga aplicada de forma tabelada durante o ensaio é possível converter cada um deles para tensão Observase que F deve estar em N para que a unidade de tensão retorne em MPa 35 Cálculo da deformação A deformação é um parâmetro adimensional que pode ser calculada pela razão entre o alongamento sofrido no ensaio 𝐿 e o comprimento inicial útil do corpo de prova também chamado de comprimento indeformado Sendo assim 𝜀 𝐿 𝐿0 𝐿 50 Dessa forma sabendo que o comprimento inicial é 50 mm basta medir os alongamentos sofridos ao longo do ensaio para calcular cada uma das deformações desenvolvidas 36 Cálculo do Módulo de Elasticidade Para o cálculo do módulo de elasticidade a norma recomenda adotar o método baseado na determinação numérica da linha de melhor ajuste para a faixa elástica método dos mínimos quadrados além de uma avaliação visual do gráfico para garantir a correspondência entre essa linha de ajuste e a curva Nesse sentido recomendase adotar os seguintes limites para cálculo da regressão Limite inferior para tensão equivalente a 10 do valor da tensão de escoamento Limite superior para tensão equivalente a 40 do valor da tensão de escoamento Dessa forma ao delimitar esta região linear é possível realizar a aplicação do seguinte equacionamento para aplicação da regressão linear 𝐸 𝜎𝑠 𝜎𝑖 𝜀𝑠 𝜀𝑖 Onde 𝜎𝑠 representa a tensão superior 𝜎𝑖 representa a tensão inferior e E é o módulo de elasticidade em MPa 37 Cálculo da tensão de escoamento Para os materiais com patamar de escoamento a curva tensãodeformação apresenta um pico caracterizado pela tensão última depois um decaimento até uma região onde o gráfico permanece quase horizontal para um acréscimo constante de deformação Esse limite horizontal é caracterizado justamente pela tensão de escoamento e pode ser determinado facilmente de maneira gráfico quando o diagrama é traçado 38 Cálculo do módulo de resiliência O módulo de resiliência é definido como a energia elástica por unidade de volume armazenada no material até o limite de escoamento Segundo a norma em materiais com comportamento linear até o escoamento este módulo pode ser determinado por 𝑈𝑟 𝜎²𝑒𝑠𝑐𝑜𝑎𝑚𝑒𝑛𝑡𝑜 2𝐸 Sendo assim após a determinação da curva tensão deformação é possível obter os parâmetros de módulo de elasticidade e tensão de escoamento do material para então aplicar estes valores na determinação do módulo de resiliência 4 RESULTADOS E DISCUSSÕES Após a realização dos ensaios os dados coletados do experimento de tração foram registrados na Tabela 1 para cada um dos 3 metais em análise Tabela 1 Resultados obtidos no ensaio de tração dos 3 materiais Metal 1 Metal 2 Metal 3 F N 𝐿 mm F N 𝐿 mm F N 𝐿 mm 0000 0000 0 0000 0 0000 6639603 0013 20000 0005 2000 0001 19940385 0038 40000 0010 4000 0002 33233322 0064 50000 0015 6000 0004 46526258 0089 55000 0025 8000 0005 51478009 0127 60000 0050 10000 0007 51478009 0203 62000 0100 12000 0008 52350867 0508 63000 0150 12870 0009 72417767 1016 64000 0200 87250464 2540 64500 0300 93794935 7112 65000 0500 85069300 10160 65500 1000 80706973 11684 66000 2000 66500 5000 67000 10000 67500 15000 68000 20000 68500 25000 69000 30000 69500 35000 70000 9800 Dessa forma o primeiro passo foi converter os valores de força e alongamento para tensão e deformação para cada um dos metais ensaiados Nesse sentido tornase possível obter a curva tensãodeformação para os 3 materiais sendo estas apresentadas nas Figuras 45 e 6 Figura 4 Curva tensãodeformação para o metal 1 Fonte Autores 2025 Figura 5 Curva tensãodeformação para o metal 2 Fonte Autores 2025 Figura 5 Curva tensãodeformação para o metal 2 Fonte Autores 2025 Com relação ao metal 1 notase que seu comportamento é típico do que se espera para os metais com patamar de escoamento bem definido Nesse sentido o diagrama possui uma região elástica notável em sequência de um patamar de escoamento e por fim uma elevação da tensão até o pico tensão última Após esse ponto ocorre a queda gradual da tensão indicando que o material já foi rompido de fato o que é característico de materiais dúcteis Com relação a tensão de escoamento do material é possível observar graficamente e através da Tabela 1 que está ocorre por volta de 41948 MPa Sendo assim a estimativa do módulo de elasticidade é dada por 𝐸 16779 4194 0000784 000020 21549657 𝑀𝑃𝑎 Para o cálculo do módulo de resiliência temos 𝑈𝑟 41948² 2 21549657 041 𝑀𝑃𝑎 Para o metal 2 temos um comportamento de escoamento bem notável mas curiosamente o material escoa até o rompimento sem apresentar um pós pico após o patamar de escoamento diferentemente do que foi visto para o caso anterior Sendo assim o aumento da tensão é significativamente pequeno após atingir o limite de escoamento sendo aproximadamente igual a tensão de ruptura do material Sendo assim uma vez que a tensão de escoamento não é clara adotase um valor recomendado pelas diretrizes normativas da tensão correspondente a uma deformação de 02 Assim a tensão de escoamento é definida como 53374 MPa Neste caso utilizaremos os valores de tensão superior igual a uma deformação de 00005 e uma tensão inferior igual a uma deformação de 000025 em função do trecho estreito quase que vertical para o trecho linear da curva 𝐸 44818 32594 00005 00002 40746667 𝑀𝑃𝑎 Para o cálculo do módulo de resiliência temos 𝑈𝑟 53374² 2 40746667 034 𝑀𝑃𝑎 Por fim para o metal 3 observase que este rompe ainda no trecho linear da curva tensãodeformação Esse comportamento é característico dos materiais frágeis Dessa forma adotase neste trabalho as tensões de ruptura como limite superior e a primeira tensão após os valores nulos como a tensão inferior já que o material apresenta uma resposta não convencional Sendo assim o módulo de elasticidade é dado por 𝐸 10487 1629 000018 000002 55360454 𝑀𝑃𝑎 Uma vez que o material não escoa não há tensão de ruptura e também não há módulo de resiliência do material neste caso 5 CONCLUSÕES O trabalho apresentou o estudo de 3 ensaios de tração realizados com materiais diferentes com o objetivo de extrair os parâmetros mais importantes da curva tensão deformação de cada um dos materiais tais como a módulo de elasticidade b patamar de escoamento e c módulo de resiliência Para o primeiro caso metal 1 foi identificada uma curvatensão deformação perfeita típica dos materiais com patamar de escoamento bem definido onde identificou se graficamente a tensão de escoamento e o módulo de elasticidade foi calculado seguindo a regressão linear proposta pela norma Este foi o caso que apresentou um menor módulo de elasticidade pois a inclinação do trecho linear foi menor Ainda registrouse também neste caso o comportamento dúctil onde após o patamar de escoamento houve um pico de tensão e após a ruptura o decaimento gradativo Para o segundo caso metal 2 registrouse a presença de um trecho linear com uma inclinação significativamente elevada e com um patamar de escoamento quase que constante até o alcance da tensão de ruptura do material Sendo assim neste caso o material rompeu durante o escoamento Neste caso não ficou claro qual tensão de escoamento adotar então utilizouse uma simplificação da norma onde foi utilizado a tensão de escoamento correspondente ao valor de 2 da deformação Por possuir um trecho linear com inclinação bastante elevada foi notado um módulo de elasticidade maior do que no primeiro caso porém com um módulo de resiliência menor Este valor foi calculado com base nas tensões correspondentes a 00005 e 00002 das deformações como forma simplificada Por fim o último caso metal 3 apresenta a caracterização de um material que rompeu durante o trecho linear Sendo assim as tensões não alcançaram os valores para que ocorresse o escoamento e o material é dito como frágil Para o cálculo do módulo de elasticidade não fica claro qual procedimento adotar pois durante o trecho linear ainda ocorre uma certa variação Nesse sentido utilizouse como limites superiores e inferiores para as tensões os valores da tensão última e da primeira tensão não nula resultando em um módulo de elasticidade elevado e maior que os outros dois casos Por não possuir patamar de escoamento a tensão de escoamento é dita nula bem como o módulo de resiliência do material Por fim esse estudo apresentou ideias relevantes para a caracterização de materiais sob solicitações de trações onde os ensaios mecânicos possuem um importante papel no cálculo dessas propriedades mecânicas e servem como base para o projeto de estruturas e elementos estruturais 6 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉNICAS ABNT NBR ISO 68921 Materiais metálicos Ensaio de tração Parte 1 Método de ensaio em temperatura ambiente Rio de Janeiro 2024 ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉNICAS ABNT NBR ISO 68922 Materiais metálicos Ensaio de tração Parte 1 Método de ensaio em temperaturas elevadas Rio de Janeiro 2024