Ensaios Mecânicos: Flexão e Torção

Ensaios Mecânicos: Flexão e Torção

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Diariamente usamos o ensaio de torção, é um esforço mecânico aplicado em sentido de rotação, mas muitas vezes o material não suporta esse esforço e acaba se rompendo, por este motivo é conveniente conhecermos o ensaio. É usado na mecânica do material para se medir o quanto pode se dobrar o material até que quebre ou rache, essa pressão que é aplicada é chamada de torque.

Geralmente não se utiliza este ensaio para especificar o material, porém é simples na qual fornece dados importantes sobre as propriedades mecânicas. O ensaio de tração substitui o ensaio de torção em diferentes aspectos, porém para peças que vão sofrer esforços de torção, como molas, espiral e barras de torção, o ensaio de torção é mais recomendado [2].

A máquina de torção possui uma cabeça giratória que prende uma extremidade do corpo-de-prova; por essa extremidade é aplicado o momento de torção no mesmo. Esse momento é transmitido pelo corpo de prova que está preso, pela outra extremidade, à outra cabeça da máquina, ligada a um pêndulo, cujo desvio é proporcional a esse momento, o qual é acusado numa escala da máquina, o corpo de prova fica numa posição tal que seu eixo coincida com o eixo de rotação. A máquina ainda possui um dispositivo para a medida da deformação (calculada pelo ângulo de torção). Essa medida do ângulo é feita pelo deslocamento angular de um ponto do corpo de prova perto da cabeça giratória, em relação a um ponto numa mesma linha longitudinal perto da outra cabeça. A deformação também pode ser medida por um dispositivo denominado troptômetro montado no corpo-de-prova e que consiste de dois anéis presos na parte útil do corpo de prova, munido de dois espelhos ou ponteiros, que indicam uma rotação numa escala fica ou pela rotação entre os anéis. A figura 3 demonstra uma máquina de ensaio de torção.

Fig.3 Máquina de ensaio de torção

A partir do momento de torsor e do ângulo de torção pode-se elaborar um gráfico semelhante ao obtido no ensaio de tração, que permite analisar as seguintes propriedades, demonstrada na figura 4.

Fig. 4 Propriedades mecânicas do ensaio de torção

O corpo de prova tem geralmente uma seção circular, uma vez que esta representa a geometria mais simples para o cálculo da tensão. Uma vez que na fase elástica, a tensão de cisalhamento varia linearmente, de um valor zero no centro da barra até um valor máximo na superfície, frequentemente usa uma barra circular, cuidando para que não tenha espessura muito fina.

4.1 Tipos de Falha por Torção

As falhas por torção são diferentes das falhas por tensão no sentido de que há pouca redução localizada de área ou alongamento. Os materiais dúcteis rompem por cisalhamento ao longo de um plano de máxima tensão de cisalhamento, geralmente um plano normal ao eixo longitudinal do corpo de prova, ou plano transversal [3]. Já os frágeis falha por torção no eixo perpendicular à direção de máxima tensão de tração. Os dois caso podem ser vistos na figura 5.

(a)(b)

Figura 5 Fraturas típicas por torção: (a) cisalhamento (dúctil) 3 (b) tração (frágil)

4.2 Propriedades Mecânicas

As equações utilizadas neste ensaio são obtidas na teoria da resistência dos materiais. De posse de dois diagramas, podemos obter a tensão máxima de cisalhamento, tensão máxima, a energia elástica de deformação na torção, e o torque de ruptura a partir das equações:

Ondeé o momento polar de inércia da seção do corpo de

prova (m4), r é o raio da seção (m) da seção, G é o módulo de elasticidade transversal do material (Mpa), d é o diâmetrro (m) da seção, l o comprimento do corpo de prova (m) e a Tescoamento (Mpa).

As propriedades mecânicas do ensaio de torção são determinadas de maneira análoga às do ensaio de tração, e têm a mesma importância. Isso significa que, na seleção dos materiais que serão submetidos ao ensaio de torção, é necessário levar em conta que o máximo de torque que deve ser aplicado a um eixo têm de ser inferior ao momento torsor no limite de escoamento.

5. Considerações Finais

Com o crescimento da indústria, o acesso a novas matérias primas e rotas de processamento, também cresceu a importância dos ensaios mecânicos. A escolha do material adequado reduz drasticamente a possibilidade de falha e redução dos custos para a fabricação, conhecendo se as propriedades fazem jus a sua aplicação.

O ensaio de Flexão permite o conhecimento de quanto se deforma um material sob a ação de uma tensão pontual, utilizado em materiais frágeis e dúcteis. Já o ensaio de Torção pode ser facilmente substituído pelo ensaio de tração, mas nos casos em que o material é submetido a esforços de torção como molas e barras de torção, este é mais apropriado.

Referências [1] Ensaios Tecnicológicos. São Paulo, 2000. (Apostila)

[2] Souza, S.A., Ensaios Mecânicos dos Materiais Metálicos, Edgar Blucher, Edusp, 1974.

[3] Garcia,A., Spin, J.A., Santos, C.A., Ensaios dos Materiais, Editora LTC, 2006.

[4] http://www.joinville.udesc.br/portal/departamentos/dec/labest/experiencias.php

[5] Baptista, C.A., Ensaio de Flexão. Disponível em http://demar.eel.usp.br/~baptista/arquivos/LOM3010/Ensaios_cap4_Flexao1.pdf. Acessado em: 15 de março de 2013.

[6] Apostila do Telecurso 2000, Cap.10 Ensaios de Flexão. Acesssado em: 15 de março de 2013.

[7] OLIVEIRA, S. A. G. Ensaio Mecânico de Metais. Disponível em: pt.scribd.com/doc/59244522/apostila-ensaios-mecanicos. Acessado em: 15 de março de 2013

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