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6 AULA

Podemos observar o esforço de compressªo na construçªo mecânica, principalmente em estruturas e em equipamentos como suportes, bases de mÆquinas, barramentos etc.

Às vezes, a grande exigŒncia requerida para um projeto Ø a resistŒncia à compressªo. Nesses casos, o projetista deve especificar um material que possua boa resistŒncia à compressªo, que nªo se deforme facilmente e que assegure boa precisªo dimensional quando solicitado por esforços de compressªo.

O ensaio de compressªo Ø o mais indicado para avaliar essas características, principalmente quando se trata de materiais frÆgeis, como ferro fundido, madeira, pedra e concreto. É tambØm recomendado para produtos acabados, como molas e tubos.

PorØm, nªo se costuma utilizar ensaios de compressªo para os metais.

Estudando os assuntos desta aula, vocŒ ficarÆ sabendo quais as razıes que explicam o pouco uso dos ensaios de compressªo na Ærea da mecânica, analisarÆ as semelhanças entre o esforço de compressªo e o esforço de traçªo, jÆ estudado nas aulas anteriores, e ficarÆ a par dos procedimentos para a realizaçªo do ensaio de compressªo.

O que a compressªo e a traçªo tŒm em comum

De modo geral, podemos dizer que a compressªo Ø um esforço axial, que tende a provocar um encurtamento do corpo submetido a este esforço.

Nos ensaios de compressªo, os corpos de prova sªo submetidos a uma força axial para dentro, distribuída de modo uniforme em toda a seçªo transversal do corpo de prova.

Introduçªo

6 A U L A

Ensaio de compressªo

Nossa aula

AULADo mesmo modo que o ensaio de traçªo, o ensaio de compressªo pode ser executado na mÆquina universal de ensaios, com a adaptaçªo de duas placas

lisas - uma fixa e outra móvel. É entre elas que o corpo de prova Ø apoiado e mantido firme durante a compressªo.

As relaçıes que valem para a traçªo valem tambØm para a compressªo. Isso significa que um corpo submetido a compressªo tambØm sofre uma deformaçªo elÆstica e a seguir uma deformaçªo plÆstica.

Na fase de deformaçªo elÆstica, o corpo volta ao tamanho original quando se retira a carga de compressªo.

Na fase de deformaçªo plÆstica, o corpo retØm uma deformaçªo residual depois de ser descarregado.

Nos ensaios de compressªo, a lei de Hooke tambØm vale para a fase elÆstica da deformaçªo, e Ø possível determinar o módulo de elasticidade para diferentes materiais.

Na compressªo, as fórmulas para cÆlculo da tensªo, da deformaçªo e do módulo de elasticidade sªo semelhantes às que jÆ foram demonstradas em aulas anteriores para a tensªo de traçªo. Por isso, serªo mostradas de maneira resumida, no quadro a seguir.

Tfitensªo de compressªo Ffiforça de compressªo SfiÆrea da seçªo do corpo efi deformaçªo Lo - Lffivariaçªo do comprimento do corpo Loficomprimento inicial do corpo Efimódulo de elasticidade T fi tensªo efi deformaçªo e =Lo - Lf Lo

E =T e

AULAEstÆ na hora de resolver um exercício para testar seu entendimento do assunto. Consulte as fórmulas, se necessÆrio.

Verificando o entendimento

Um corpo de prova de aço com diâmetro d = 20 m e comprimento

L = 60 m serÆ submetido a um ensaio de compressªo. Se for aplicada uma força F de 100.0 N, qual a tensªo absorvida pelo corpo de prova (T) e qual a deformaçªo do mesmo (e)? O módulo de elasticidade do aço (E) Ø igual a 210.0 MPa.

Respostas: T =e e = .............................

Que tal conferir? Compare seus procedimentos com os apresentados a seguir.

Em primeiro lugar, vocŒ deve ter calculado a Ærea da seçªo do corpo de prova aplicando a fórmula:

Conhecendo a Ærea da seçªo, Ø possível calcular a tensªo de compressªo aplicando a fórmula:

Para calcular a deformaçªo sofrida pelo corpo de prova aplicando a fórmula, precisamos do comprimento inicial (60 m) e do comprimento final, que ainda nªo conhecemos.

Mas sabemos que o módulo de elasticidade deste aço Ø de 210.0 MPa.

Entªo podemos calcular a deformaçªo isolando esta variÆvel na fórmula do módulo de elasticidade:

Para obter a deformaçªo em valor percentual, basta multiplicar o resultado anterior por 100, ou seja: 0,0015165 · 100 = 0,15165%.

Isso significa que o corpo sofrerÆ uma deformaçªo de 0,15165% em seu comprimento, ou seja, de 0,09099 m. Como se trata de um ensaio de compressªo, esta variaçªo serÆ no sentido do encurtamento. Portanto, o comprimento final do corpo de prova serÆ de 59,909 m.

Muito bem! Agora que vocŒ jÆ viu as semelhanças entre os esforços de traçªo e de compressªo, que tal ir mais fundo para saber por que este tipo de ensaio nem sempre Ø recomendÆvel?

S =fi S = = = 3,14 · 100 = 314 mm2p D24

3,14 · 400 4

T =fi T = fi 318,47 N/mm2 = 318,47 MPaFS100.0 N

314 mm2 e =Lo - Lf Lo

E =fi e = fi e = = 0,0015165TeTE318,47 MPa

210.0 MPa

AULALimitaçıes do ensaio de compressªo

O ensaio de compressªo nªo Ø muito utilizado para os metais em razªo das dificuldades para medir as propriedades avaliadas neste tipo de ensaio. Os valores numØricos sªo de difícil verificaçªo, podendo levar a erros.

Um problema que sempre ocorre no ensaio de compressªo Ø o atrito entre o corpo de prova e as placas da mÆquina de ensaio.

A deformaçªo lateral do corpo de prova Ø barrada pelo atrito entre as superfícies do corpo de prova e da mÆquina. Para diminuir esse problema, Ø necessÆrio revestir as faces superior e inferior do corpo de prova com materiais de baixo atrito (parafina, teflon etc).

Outro problema Ø a possível ocorrŒncia de flambagem, isto Ø, encurvamento do corpo de prova. Isso decorre da instabilidade na compressªo do metal dœctil. Dependendo das formas de fixaçªo do corpo de prova, hÆ diversas possibilidades de encurvamento, conforme mostra a figura ao lado.

A flambagem ocorre principalmente em corpos de prova com comprimento maior em relaçªo ao diâmetro. Por esse motivo, dependendo do grau de ductilidade do material, Ø necessÆrio limitar o comprimento dos corpos de prova, que devem ter de 3 a 8 vezes o valor de seu diâmetro. Em alguns materiais muito dœcteis esta relaçªo pode chegar a 1:1 (um por um).

Outro cuidado a ser tomado para evitar a flambagem Ø o de garantir o perfeito paralelismo entre as placas do equipamento utilizado no ensaio de compressªo. Deve-se centrar o corpo de prova no equipamento de teste, para garantir que o esforço de compressªo se distribua uniformemente.

Ensaio de compressªo em materiais dœcteis

Nos materiais dœcteis a compressªo vai provocando uma deformaçªo lateral apreciÆvel. Essa deformaçªo lateral prossegue com o ensaio atØ o corpo de prova se transformar num disco, sem que ocorra a ruptura.

É por isso que o ensaio de compressªo de materiais dœcteis fornece apenas as propriedades mecânicas referentes à zona elÆstica.

As propriedades mecânicas mais avaliadas por meio do ensaio sªo: limite de proporcionalidade, limite de escoamento e módulo de elasticidade.

AULAEnsaio de compressªo em materiais frÆgeis

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