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USJT- Universidade São Judas Tadeu

CIÊNCIA E ENGENHARIA

DOS MATERIAIS

(CEMAT)

Laboratório

Greice Beatriz Batista da Silva RA 200811637

Indice:

INTRODUÇÃO...........................................................................................03

OBJETIVO..................................................................................................04

CARACTERÍSTICAS TÉCNICAS............................................................04

DESCRIÇÃO DOS ENSAIOS...................................................................09

FORMULAS...............................................................................................19

FOTOS........................................................................................................20

RESULTADOS...........................................................................................22

CONCLUSÃO............................................................................................25

BIBLIOGRAFIA.........................................................................................26

INTRODUÇÃO: Materiais sólidos tendem a deformar-se (ou eventualmente se romper) quando submetidos a solicitações mecânicas.

A Tração: caracteriza-se pela tendência de alongamento do elemento na direção da força atuante.

Seja o exemplo de uma barra de seção transversal S submetida a uma força de tração F.

Tensão é a grandeza física definida pela força atuante em uma superfície e a área dessa superfície. Ou seja, tensão = força / área  Por essa definição, a unidade de tensão tem dimensão de pressão mecânica e, no Sistema Internacional, a unidade básica é a mesma da pressão: pascal (Pa) ou newton por metro quadrado (N/m2). A Figura 01 (a) representa uma barra tracionada por uma força F. A parte (b) da figura mostra um seccionamento transversal hipotético. Então, a tensão σ, normal ao corte, é dada por: σ = F / S  Onde S é a área da seção transversal da barra.Tensão normal: em geral simbolizada pela letra grega sigma minúsculo (σ).

Lei de Hooke

A lei de Hooke unidimensional estipula que as deformações específicas

longitudinais que ocorrem numa barra, por exemplo, são diretamente proporcionais às

tensões normais longitudinais aplicadas, ou seja: σ = E ε, onde E é o módulo de elasticidade longitudinal.

OBJETIVO:

 O principal objetivo do ensaio de tração consiste na construção do diagrama tensão-deformação, que é a dependência entre a força que atua num corpo de prova e sua deformação. A partir do diagrama tensão-deformação, pode-se obter diversas propriedades mecânicas do material, tais como, limite de proporcionalidade, limite de resistência a tração, ductilidade e etc.

CARACTERISTICAS TÉCNICAS

Ensaio de tração

O ensaio de tração consiste em submeter o material a um esforço que tende a alongá-lo até a ruptura.Eles avaliam diversas propriedades mecânicas dos materiais, normalmente auxiliando na escolha do elemento certo para determinados projetos. Os esforços ou cargas são medidos na própria máquina de ensaio(Durômetro).

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.

O ensaio é realizado num corpo-de-prova de formas e dimensões padronizadas, para que os resultados obtidos possam ser comparados ou, se necessário, reproduzidos. Este corpo-de-prova é fixado numa máquina de ensaios que aplica esforços crescentes na sua direção axial, sendo medidas as deformações correspondentes. Os esforços ou cargas são medidas na própria máquina, e, normalmente, o corpo-de-prova é levado até a ruptura. A norma recomenda que pelo menos cinco corpos de prova devem ser testados. O ensaio é destrutivo, por que deixa a peça inutilizável.

As extremidades recebem garras do equipamento de medição. A Figura 01 (a) mostra um arranjo básico, apenas ilustrativo e sem escalas.Na condição inicial, a parte central tem um comprimento L0 e área transversal S0.O equipamento de ensaio aplica gradativamente, a partir do zero, uma força de tração no corpo de prova. Assim, de forma genérica, pode-se dizer que, a cada valor de força aplicada F, corresponde uma deformação ΔL do corpo.

Fig 01

Continuando o aumento da força F, chega-se, como em (c) da figura, ao ponto de ruptura do material, finalizando o ensaio.Em princípio, seria possível estudar a relação F versus ΔL, mas o resultado ficaria dependente do material e das dimensões do corpo de prova. Para obter resultados dependentes apenas do material, são usadas grandezas relativas.No lugar da força, é usada a tensão de tração σ, que é a relação entre força e área da seção transversal. No ensaio, considera-se apenas a área inicial do corpo:

Sendo: = Tensão

F = Força aplicada

So = Área da seção inicial do corpo onde é diretamente aplicada a carga

Aplicando essa relação obtêm-se os valores de tensão que relatados num gráfico demonstram as relações entre tensão e deformação no decorrer do ensaio, ou seja, obtém-se o DIAGRAMA TENSÃO- DEFORMAÇÃO

E, no lugar da deformação absoluta, é usada a deformação relativa ao comprimento inicial L0:

Sendo:

L: comprimento final após o ensaio

Lo: comprimento inicial

O valor de ε pode também ser dado em percentual, bastando multiplicar a igualdade anterior por 100. E gráficos aproximados da relação tensão x deformação podem ser vistos na Figura 02.

Fig 02

(a) é uma curva típica para aços de alta resistência.(b) curva para aços de baixo / médio carbono.(c) para ferro fundido cinzento.(d) para materiais bastante maleáveis como cobre.Considera-se agora a curva que tem mais fases distintas, que é (b) da Figura 02 (aços de baixa dureza). A Figura 04 mostra a curva típica e a Figura 03 dá uma ampliação da parte inicial 0E.Um material é dito ter comportamento elástico se, uma vez removido o esforço, as dimensões retornam àquelas antes da sua aplicação, isto é, não há deformações permanentes.

Fig 03

O trecho 0L da Figura 03 é a região elástica do material, ou seja, o comprimento retorna ao valor L0 se o ensaio for interrompido nessa região.A tensão máxima correspondente é o limite de elasticidade σL do material.Dentro da região elástica, no trecho 0P, a tensão é proporcional à deformação, isto é, o material obedece à lei de Hooke:

Deformação linear específica ()Onde E é o módulo de elasticidade do material (não tem relação com o ponto E da curva). Para aços, um valor típico de E é 2,06 105 MPa.Portanto, a tensão σP é o limite de proporcionalidade do material.O ponto L marca o início da região plástica ou escoamento do material, significando a existência de deformações residuais permanentes.

Há dois tipos de deformação, que se sucedem quando o material é submetido a uma força de tração: a elástica e a plástica.

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.

É usual considerar início ou limite de escoamento σE a tensão que produz uma deformação residual:ε = 0,002 ou 0,2% (ponto E conforme Figura 03).

Fig 04

Depois do limite de escoamento há uma significativa redução da área da seção transversal e a tensão real segue algo como a curva tracejada da Figura 04. Mas a convenção é usar tensão aparente, em relação à área inicial.Em B da Figura 04 ocorre a tensão máxima e, em R, a ruptura do corpo de prova. A tensão σB é a tensão máxima, também denominada resistência à tração do material. Em referências de língua inglesa, esse valor pode ser representado por σU ou SU ("ultimate strength"). É também comum o uso da expressão "tensile strength" para esse parâmetro.A tensão em R é a tensão de ruptura σR ou "breaking strength" em inglês.Conforme já visto na Figura 02, materiais duros como ferro fundido não apresentam esses valores distintos e, portanto, a tensão máxima é a própria tensão de ruptura.

Propriedades:

Resistência à tração  tensão máxima (ultimate tensile strength – UTS)

UTS=

obs.: muita citada apesar de pouca importância prática.

Por muito tempo, foi costume basear a resistência de peças na resistência à tração, adequadamente reduzida por um fator de segurança.

Para materiais dúcteis  projetos devem ser baseados na tensão limite de escoamento.

Contudo, por ser de fácil obtenção e muito reprodutível, é ainda usada para fins de especificações e para controle de qualidade.

Para materiais frágeis  critério válido para projetos.

Tensão limite de escoamento  escoamento depende da sensibilidade das medidas de deformação.

Muitos metais apresentam uma transição gradual do comportamento elástico para o plástico ficando difícil a determinação.

Critérios para definir o escoamento  existem vários  mais usado  limite de escoamento  tensão necessária para produzir uma pequena quantidade específica de deformação plástica.

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