1. OBJETIVOS:Conhecer a técnica de realização de ensaios de flexão em 3 e 4 pontos, segundo

Ensaio de flexão procedimentos padronizados, em diversos materiais.

2. REFERÊNCIAS: ASTM D 790 ( Plásticos ); ASTM C 158 ( Vidros ); livro do Davis, Troxell e Hauk ( 4a. edição) ; ASM Handbook - Mechanical Testing- vol. 8.

3. EQUIPAMENTO: Máquina Universal de Ensaios INSTRON -50, com dispositivos para flexão em 3 e 4 pontos

Aplicação: Cerâmicas, polímeros, metais. Especialmente utilizados para materiais frágeis para os quais há dificuldade na realização de ensaios de tração . Ex: cerâmicas, vidros, plásticos rígidos. No caso de materiais que saem da zona elástica apresentando plasticidade (metais) ou viscoelasticidade (polímeros) a análise das relações σ x ε se torna complexa.

Três tratamentos são utilizados: (a) Flexão Elástica Simples (b) Flexão Elasto-Plástica (c) Flexão Plástica Os casos (b) e (c) são bem complexos.

De um modo geral as normas de ensaio tratam do caso (a) que é o de maior interesse para materiais frágeis. No caso de polímeros flexíveis e metais dúcteis a análise vale até certos limite de deformação por flexão. Para os metais o ensaio de flexão é bem utilizado para a caracterização de sua ductilidade, quando o material é levado a extremos na zona plástica. Esses ensaios são denominados “ensaios de dobramento”. São ensaios de natureza tecnológica, não sendo seu objetivo obter dado de σ x ε, mas somente de ângulos máximos que o material pode atingir em flexão, sem apresentar fissuras ( em exame visual).

Como ilustração do ensaio serão consideradas 2 normas técnicas: • ASTM D790 (plásticos)

Ambas tratam do ensaio, essencialmente do ponto de vista elástico.

A ASTM D790 considera as seguintes possibilidades:

Método I : Flexão em três pontos Método I: Flexão em 4 pontos.

Em cada caso 2 procedimentos são indicados:

Procedimento a) Para plásticos rígidos; b) Para plásticos flexíveis

No caso dos plásticos rígidos o ensaio se prolonga até a fratura do corpo de prova. No caso de plásticos flexíveis , o ensaio deve ser encerrado ao se atingir um deformação de ε = 5 % na fibra externa inferior do corpo de prova (Tração).

Esta norma estabelece as dimensões dos corpos de prova, de secção retangular, que devem ser ensaiados em cada método (vide tabela I e I) e a distância entre apoios.

É importante observar nessa tabelas que a velocidade do ensaio deve ser rigorosamente observada, já que os polímeros são materiais altamente sensíveis à taxa de deformação. As velocidades do travessão da máquina devem ser escohidas de modo a se ter sempre:

Os corpos de prova tem em geral em comprimento que possibilita realizar o ensaio segundo a L/h = 16.

Relações L/h = 32 e 40podem também ser empregadas para garantir a resposta do material somente a os efeitos de flexão e não aos efeitos do cisalhamento (como no caso do compósitos laminados que exibem baixa resistência ao cisalhamento quando comparadas com resistência à tração)

Nestes casos, no entanto, se o corpo de prova fletir mais do que 10% da distância entre os apoios (f>0,1L) torna-se necessário fazer correções no cálculo de tensão máxima prevista apenas pela teoria da elasticidade. A norma indica as fórmulas a serm empregadas nesses casos.

ASTM C158 (vidros) considera os ensaios também na modalidade 3 e 4 pontos com corpos de prova de secção retangular ou circular (ou elíptica). Como os vidros exibem praticamente só elasticidade, as fórmulas de flexão elástica simples podem ser utilizadas com segurança. Não há restrições sérias quanto a velocidade de carregamento. um limite máximo é estabelecido apenas (VT < 1,1 +/- 0,2 MPa/segundo) para a velocidade de tensionamento.

paralelismo dos roletes, etc

O ensaio de flexão pode apresentar grande espalhameto nos resultados. Este espalhamento pode decorrer da própria característica do material (ex: cerâmicas, vidros que possuem muitos defeitos internos), mas podem também surgir problemas instrumentais de falta de controle nas variáveis importantes do teste, que dificultam a obtenção de um estado ideal de flexão, efeitos espúrios. Principais problemas: desalinhamento, fricção e excentricidade de roletes, não Sempre que possível utilizar dispositivos que garantam um bom controle dessas variáveis.

A norma ASTM C158 recomenda a utilização de pelo menos 30 corpos de prova para definir o resultado de um teste, principalmente para corpos de prova sem controle de acabamento superficial. Se for possível uma garantia estatística de reprodutibilidade um número menor de 10 corpos de prova pode ser empregado.

1) Tensão: σMÁX = ( M / I ) y , ondeM = momento fletor máximo
I = momento de inércia da secção
b
h
I = bh3 / 123 pontos σ = 3PL / 2bh2
y = h / 24 pontos σ = 2PL / bh2
d
I = πd 4 / 643 pontos σ = 8PL / πd 3
y = d / 24 pontos σ = 32PL / 3πd 3
2) Deformação:ε = h / 2R , onde

TENSÃO E DEFORMAÇÃO NO ENSAIO DE FLEXÃO EM 3 E 4 PONTOS R é o raio da curvatura da linha neutra.

ensaio em 3 pontos:ε = 26L
hf
e para 4 pontos:ε = 2

hf

x = é distância do apoio inferior ao ponto de aplicação da carga. h = diâmetro para corpo de prova secção circular ou espessura para corpo de prova de secção retangular

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