Blog da Mecânica | Informação de Qualidade
RSS Feed Twitter Facebook Sobre Contato

sábado, 23 de fevereiro de 2013

Ensaio de Tração – parte 1

RSS/Feed Envie Para Facebook Envie Para o Twitter Enviar Por Email Imprimir Isto Mais Serviços

O ensaio de tração consiste em submeter o material a um esforço que tende a alongá-lo até a ruptura. Os esforços ou cargas são medidos na própria máquina de ensaio.

No ensaio de tração o corpo é deformado por alongamento, até o momento em que se rompe. Os ensaios de tração permitem conhecer como os materiais reagem aos esforços de tração, quais os limites de tração que suportam e a partir de que momento se rompem.

Conceitos Importantes:

 

Resiliência

Capacidade de um material absorver energia quando ele é deformado elasticamente e depois, com o descarregamento ter essa energia recuperada. O módulo de resiliência representa a energia de deformação por unidade de volume para tensionar um material desde ausência de carga até o limite de escoamento.O módulo de resiliência é dado pela área da curva tensão-deformação até o escoamento.


 

Tenacidade

Representa uma medida da capacidade de um material em absorver energia até a fratura. Pode ser determinada a partir da curva tensão – deformação. Ela é a área sobre a curva. Para que um material seja tenaz, deve apresentar resistência e ductilidade. Materiais dúcteis são mais tenazes que os frágeis.

 

Tensão

Quando um sistema de forças atua sobre um corpo, o efeito produzido é diferente, dependendo dos elementos da força (ponto de aplicação, direção, intensidade, sentido). O resultado da ação destas forças externas sobre uma unidade de área da seção analisada num corpo é o que chamamos de tensão:

A força de tração atua sobre a área da seção transversal do material. Tem-se assim uma relação entre essa força aplicada e a área do material que está sendo exigida, denominada tensão. Neste módulo, a tensão será representada pela letra T
(ou σ).

A unidade de medida de força adotada pelo Sistema Internacional de Unidades (SI) é o newton (N). A unidade de medida de área é o metro quadrado (m²). No caso da medida de tensão, é mais frequentemente usado seu submúltiplo, o milímetro quadrado (mm²). Assim, a tensão é expressa matematicamente como:

Deformação

A aplicação de uma força axial de tração num corpo preso produz uma deformação no corpo, isto é, um aumento no seu comprimento com diminuição da área da seção transversal.

A deformação (alongamento) é representada pela letra A (ou ε) e é calculada subtraindo-se o comprimento inicial do comprimento final e dividindo-se o resultado pelo comprimento inicial. Em linguagem matemática, esta afirmação pode ser expressa pela seguinte igualdade:

Pode-se também indicar a deformação de maneira percentual. Para obter a deformação expressa em porcentagem, basta multiplicar o resultado anterior por 100:

Deformação elástica: Não é permanente. Uma vez cessados os esforços, o material volta à sua forma original.


Deformação plástica: É permanente. Uma vez cessados os esforços, o material recupera a deformação elástica, mas fica com uma deformação residual plástica, não voltando mais à sua forma original.

Diagrama Tensão (σ) x Deformação (ε)

Quando um corpo de prova é submetido a um ensaio de tração, a máquina de ensaio fornece um gráfico que mostra as relações entre a força aplicada e as deformações ocorridas durante o ensaio.

Os dados relativos às forças aplicadas e deformações sofridas pelo corpo de prova até a ruptura permitem traçar o gráfico conhecido como diagrama tensão-deformação:

Sabemos que a tensão (T) corresponde à força (F) dividida pela área da seção (S ou A) sobre a qual a força é aplicada. No ensaio de tração convencionou-se que a área da seção utilizada para os cálculos é a da seção inicial (So).

Assim, aplicando a fórmula:

O valor σP é o limite de proporcionalidade do material, ou seja, a máxima tensão para a qual o material segue a lei de Hooke (a deformação é proporcional à tensão e a relação entre tensão e deformação é o módulo de elasticidade do material).

Assim, até o limite de proporcionalidade, vale:

Onde E é o módulo de elasticidade ou Módulo de Young

Nesta região, o material se comporta de forma elástica, isto é, cessada a tensão, o comprimento retorna ao valor original da barra, não havendo deformações residuais.

Acima de σP, a tensão deixa de ser proporcional à deformação e, acima de σL, ocorrem deformações residuais com a remoção do esforço e esse valor é o limite de elasticidade do material.

O ponto E marca o início do escoamento, isto é, a região plástica onde ocorre aumento relativamente grande da deformação com pequena variação de tensão e as deformações residuais são consideráveis. A tensão correspondente σE é chamada de tensão de escoamento do material.

O escoamento caracteriza-se por uma deformação permanente do material sem que haja aumento de carga, mas com aumento da velocidade de deformação. Durante o escoamento a carga oscila entre valores muito próximos uns dos outros.

Ocorre também uma redução da seção da barra e, desde que a tensão é considerada em relação à seção original S0, a tensão real é maior e segue algo parecido com a linha tracejada.

Continuando o escoamento, a tensão atinge um valor máximo σB em B, marcando o início da fase de ruptura. Esta tensão máxima é também chamada resistência à tração do material. Para calcular o valor do limite de resistência, basta ap´licar a fórmula:

A partir de B ocorre uma redução da seção em um certo local da barra (estricção) e o corpo se rompe em R, denominado limite de ruptura. Notar que a curva do gráfico é descendente porque a tensão é considerada em relação á área transversal original (S0). No local da estricção, a tensão real aumenta conforme linha tracejada e a ruptura de dá numa tensão σR.

 

Coeficiente de Segurança

Ao se escolher um Coeficiente de Segurança, deve-se analisar:

  • Modificações que ocorrem nas propriedades do material. (dilatação);
  • O número de vezes em que a carga é aplicada durante a vida útil(fadiga);
  • O tipo de carregamento para o qual se projeta;
  • O modo de ruptura que pode ocorrer [ruptura frágil (rápida) ou elástica (lenta);
  • Métodos aproximados de análise;
  • Deterioração do material devido a falta de manutenção ou desgaste natural (ferrugem);
  • Risco de vida.

Tabela:

Tensão Admissível

A tensão admissível é determinada através da relação σE (tensão de escoamento) e coeficiente de segurança (Sg) para os materiais dúcteis, σR (tensão de ruptura) coeficiente de segurança (Sg) para os materiais frágeis.

Materiais Frágeis

Materiais Dúcteis

0 comentários:

Postar um comentário

REGRAS PARA COMENTÁRIOS

Comentários pejorativos ou que agridam outros leitores são excluídos

► É expressamente proibido qualquer forma de propaganda não autorizada. Seja ela sobre outros blogs, comunidade no orkut ou sites.
Por isso, antes de fazer qualquer tipo de divulgação, contate-nos primeiro.

► Os comentários devem ter relação com o conteúdo postado.


Em caso de dúvida, entre em contato conosco.

O Blog da Mecânica agradece a compreensão.

att adm