Ensaios Mecanicos Unip

Módulo 4 Ensaios Mecânicos

INTRODUÇÃO

            O comportamento mecânico de qualquer material utilizado em engenharia é função da sua estrutura interna e da sua aplicação em projeto. As propriedades finais das peças e componentes mecânicos são decorrentes das ligações que existem entre os átomos e das modificações que ocorrem durante o processamento.

            Os ensaios mecânicos permitem a determinação de propriedades mecânicas que se referem ao comportamento do material quando submetido a ação de esforços mecânicos e são expressas como tensões e deformações. As tensões são a resposta interna aos esforços externos que agem sobre o corpo.

            Os ensaios mecânicos, empregados para determinar as propriedades dos materiais, são normalizados a fim de que as propriedades sejam determinadas sob condições padronizadas de esforços. O objetivo da normalização dos ensaios é permitir a comparação entre os resultados obtidos em diferentes laboratórios.

            Entre as propriedades mecânicas, a mais importante é a resistência mecânica. Essa propriedade permite que o material seja capaz de resistir à ação de determinados tipos de esforços, como a tração e a compressão (resistência à tração e resistência à compressão), por exemplo. A resistência mecânica relaciona-se às forças internas de atração existentes entre as partículas que compõem o material.

            A dureza é a resistência do material à penetração, à deformação plástica permanente e ao desgaste. Em geral os materiais duros são também frágeis.

            A fragilidade é também uma propriedade mecânica, na qual o material apresenta baixa resistência aos choques.

            As propriedades mecânicas dos materiais são verificadas pela execução de ensaios cuidadosamente programados, que reproduzem o mais fielmente possível as condições de serviço. Dentre os fatores a serem considerados nos ensaios incluem-se a natureza da carga aplicada, a duração de aplicação dessa carga e as condições ambientais. A carga pode ser de tração, compressão ou cisalhamento, e a sua magnitude pode ser constante ao longo do tempo ou então flutuar continuamente. O tempo de aplicação pode ser de apenas uma fração de segundo ou pode se estender por um período de muitos anos. Dentro das condições ambientais destaca-se a temperatura como fator de grande importância.

            Em relação à velocidade de aplicação da carga é possível classificar os ensaios em: estáticos (carga aplicada de maneira suficientemente lenta que promove uma sucessão de estados de equilíbrio, ex.: tração e dureza) e dinâmicos (carga aplicada rapidamente ou de forma cíclica, ex.: impacto).

ENSAIO DE TRAÇÃO

OBJETIVO

            Tem por finalidade a determinação das propriedades mecânicas de materiais metálicos, entre outras:

1. Resistência à tração
2. Limite de ruptura convencional e verdadeiro
3. Alongamento
4. Estricção

TEORIA

            O ensaio de tração consiste em submeter o material a um esforço axial, que tende a alongá-lo até a ruptura. Os esforços ou cargas são medidos na própria máquina de ensaio.

            No ensaio de tração o corpo é deformado por alongamento, até o momento em que se rompe. Os ensaios de tração permitem conhecer como os materiais reagem aos esforços de tração, quais os limites de tração que suportam e a partir de que momento se rompem.

            O equipamento de tração é projetado para alongar o espécime a uma taxa constante e ao mesmo tempo medir instantaneamente a carga aplicada e o alongamento correspondente.

            O corpo de prova é fixado à máquina de ensaio de tração, que aplica nele, através de sistema hidráulico ou mecânico um esforço progressivo de modo a atingir sucessivos estágios de equilíbrio.

            Os esforços aplicados podem ser registrados pelo equipamento e as deformações obtidas são medidas por meio de “EXTENSÔMETROS” adaptados aos corpos de prova.

            Tensão é definida genericamente como a resistência interna de uma força externa aplicada sobre um corpo, por unidade de área.

            Deformação é definida como a variação de uma dimensão qualquer desse corpo, por unidade da mesma dimensão, quando submetido a um esforço qualquer.

            Se uma carga é estática ou se ela se altera de maneira relativamente lenta com o tempo, e é aplicada uniformemente sobre uma seção reta ou superfície de um componente, o comportamento mecânico pode ser verificado mediante ensaios de tensão–deformação, os quais são normalmente realizados para metais à temperatura ambiente. Neste tipo de ensaio mede-se a variação no comprimento (l) como função da carga (F) aplicada.

            As propriedades mecânicas pesquisadas podem ser facilmente obtidas através da análise do diagrama levantado em função das tensões aplicadas e suas correspondentes deformações. Este diagrama recebe o nome de DIAGRAMA DE TENSÃO – DEFORMAÇÃO.

Tensão de engenharia e deformação de engenharia

            A tensão convencional, também conhecida por tensão nominal ou tensão de engenharia, σ, é definida pela relação:

Sigma = Força/área inicial

onde F é a carga instantânea aplicada em uma direção perpendicular à seção reta da amostra, e Ao representa a área da seção reta original antes da aplicação da carga,

            No Sistema Internacional (SI), a unidade da tensão de engenharia, chamada somente de tensão, é o Newton por metro quadrado (N/m2), que é denominada Pascal (Pa), ou o seu múltiplo, o megapascal (MPa).

            A deformação de engenharia é definida de acordo com a expressão:

épsilon = variação de comprimento/ comprimento inicial

onde lo é o comprimento original da amostra antes da aplicação da carga, e li é o comprimento instantâneo. A grandeza ( li -  lo) é simbolizada por ?l, e representa a deformação ou a variação no comprimento a um dado instante.

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