O Relatório Cisalhamento

Universidade Federal de Itajubá

Resistência dos Materiais

Primeiro Relatório – Ensaio de Cisalhamento

Guilherme Machado Camargo – 2019010838

Lucas Grunewald Massari – 2019001089

Itajubá

2021

1. Justificativa

Visto que há recorrentes e constantes reclamações de clientes sobre os parafusos de aço inoxidável submetidos à cisalhamento devido a fraturas, é necessária a substituição do material. É preciso um estudo mais aprofundado utilizando outros tipos de materiais julgados mais resistentes que o material em questão. Propomos um ensaio de cisalhamento utilizando duas garras, uma fixa e outra presa a um travessão com a utilização de corpos de prova de 4 materiais distintos, sendo estes o alumínio, cobre, latão e aço. O ensaio deve seguir a norma de velocidade de 5mm/min.

1. Objetivo

O ensaio tem como objetivo determinar a tensão de cisalhamento dos corpos de prova dos materiais em questão, realizar a comparação custo benefício e definir qual seria mais adequado para substituir os parafusos de aço inoxidável na empresa.

1. Materiais e Métodos

Foi realizado no laboratório de ensaios da UNIFEI o ensaio de cisalhamento de corpos de prova para fins de modificação no projeto atual do acoplamento, buscando uma melhora no produto final.

Foram utilizados 4 (quatro) corpos de prova cilíndricos de diâmetros diferentes procurando qual atenderia melhor o propósito final, visando também o custo. Os metais eram fixados na garra por um sistema de gaveta simples, somente aplicando força em um ponto do cilindro, então o sistema era ativado e a garra superior, unida ao travessão, começava a se deslocar a uma força com constante elevação até que houvesse a ruptura do material. Os objetos não apresentavam defeitos que pudessem interferir no decorrer do experimento e possuem os seguintes diâmetros: alumínio 3,10 mm; cobre 2,48 mm; latão 2,44 mm; aço 3,04 mm.

A norma de velocidade de deslocamento do travessão foi seguida no experimento (5mm/min) e o equipamento foi corretamente calibrado pela sua fabricante.

1. Resultados

À partir dos dados coletados, pudemos calcular a tensão de cisalhamento para cada corpo de prova. Temos que a tensão (τ) se dá pela seguinte fórmula: .Para os cálculos e plotagem de gráficos foi utilizado o Microsoft Excel. Vejamos os resultados para cada corpo de prova:[pic 1]

Aço:

Tensão de Cisalhamento Máxima: 439,467 MPa

Tensão de Cisalhamento Média: 206,253 Mpa

Gráfico Tensão x Tempo:

[pic 2]

Figura 1: Gráfico da Tensão de Cisalhamento no Aço

[pic 3]

Figura 2: Ruptura do Aço

Alumínio:

Tensão de Cisalhamento Máxima: 125,681 MPa

Tensão de Cisalhamento Média: 31,847 Mpa

Gráfico Tensão x Tempo:

[pic 4]

Figura 3: Gráfico da Tensão de Cisalhamento no Alumínio

[pic 5]

Figura 4: Ruptura do Alumínio

Percebe-se que a tensão não diminuiu tão bruscamente nesse ensaio como nos outros, provavelmente devido a uma maior deformação do corpo de prova.

Cobre:

Tensão de Cisalhamento Máxima: 247,095 MPa

Tensão de Cisalhamento Média: 98,782 MPa

Gráfico Tensão x Tempo:

[pic 6]

Figura 5: Gráfico da Tensão de Cisalhamento no Cobre

[pic 7]

Figura 6: Ruptura do Cobre

Latão:

Tensão de Cisalhamento Máxima: 324,362 MPa

Tensão de Cisalhamento Média: 138,086 MPa

Gráfico Tensão x Tempo:

[pic 8]

Figura 7: Gráfico da Tensão de Cisalhamento no Latão

[pic 9]

Figura 8: Ruptura do Latão

1. Conclusão

Assim, os resultados são:

	Aço	Alumínio	Cobre	Latão
Tensão Máxima(Mpa)	439,467	125,681	247,095	324,362

Para Encontrar o diâmetro mínimo para que cada material suporte uma força de 1700N, foi utilizada a seguinte fórmula: