Ensaio de Material - Telecurso 2000 - VISITE: WWW.ICANDO.COM

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(Parte 9 de 12)

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

O ensaio de compressªo Ø mais utilizado para materiais frÆgeis. Uma vez que nesses materiais a fase elÆstica Ø muito pequena, nªo Ø possível determinar com precisªo as propriedades relativas a esta fase.

A œnica propriedade mecânica que Ø avaliada nos ensaios de compressªo de materiais frÆgeis Ø o seu limite de resistŒncia à compressªo.

Do mesmo modo que nos ensaios de traçªo, o limite de resistŒncia à compressªo Ø calculado pela carga mÆxima dividida pela seçªo original do corpo de prova.

Relembrando Fórmula matemÆtica para cÆlculo do limite de resistŒncia:

onde Fmax corresponde à carga mÆxima atingida após o escoamento e So corresponde à Ærea inicial da seçªo.

Com essa informaçªo, fica fÆcil resolver o próximo exercício. Vamos tentar?

Verificando o entendimento

Qual o limite de resistŒncia à compressªo (LR) de um material que tem 400 mm2 de Ærea da seçªo transversal e que se rompeu com uma carga de 760 kN?

Resposta: LR =

Confira. Sabendo que a fórmula para cÆlculo do limite de resistŒncia à tensªo de compressªo Ø:

basta substituir os termos da fórmula pelos valores conhecidos:

Na prÆtica, considera-se que o limite de resistŒncia à compressªo Ø cerca de 8 vezes maior que o limite de resistŒncia à traçªo. Nªo sendo viÆvel a realizaçªo do ensaio de compressªo, esta relaçªo Ø tomada como base para o cÆlculo da resistŒncia à compressªo.

LR =Fmax So

LR =Fmax So

LR == 1.900 N/mm2 = 1.900 MPa760.0 N

400 mm2

AULAEnsaio de compressªo em produtos acabados

Ensaios de achatamento em tubos - Consiste em colocar uma amostra de um segmento de tubo deitada entre as placas da mÆquina de compressªo e aplicar carga atØ achatar a amostra.

A distância final entre as placas, que varia conforme a dimensªo do tubo, deve ser registrada. O resultado Ø avaliado pelo aparecimento ou nªo de fissuras, ou seja, rachaduras, sem levar em conta a carga aplicada.

Este ensaio permite avaliar qualitativamente a ductilidade do material, do tubo e do cordªo de solda do mesmo, pois quanto mais o tubo se deformar sem trincas, mais dœctil serÆ o material.

Ensaios em molas - Para determinar a constante elÆstica de uma mola, ou para verificar sua resistŒncia, faz-se o ensaio de compressªo.

Para determinar a constante da mola, constrói-se um grÆfico tensªo-deformaçªo, obtendo-se um coeficiente angular que Ø a constante da mola, ou seja, o módulo de elasticidade.

Por outro lado, para verificar a resistŒncia da mola, aplicam-se cargas predeterminadas e mede-se a altura da mola após cada carga.

Fim da aula! Hora de rever a matØria e se preparar para resolver os exercícios apresentados a seguir. Pelos resultados, vocŒ terÆ uma medida do seu progresso.

(Parte 9 de 12)

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