O Laboratório de Estruturas

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UNIVERSIDADE FEDERAL DE MINAS GERAIS

DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA MECÂNICA

CURSO DE ENGENHARIA AEROESPACIAL

LABORATÓRIO DE ESTRUTURAS AEROESPACIAIS - EMA238

RELATÓRIO DE ENSAIO DE TRAÇÃO

Pedro Henrique Corrêa Picanço - 2017073169

João Victor Nunes Oliveira - 2017051572

Victoria Santos - 2015129078

Turma EA

Belo Horizonte

Dezembro de 2021

Conteúdo

1 Objetivos        1

2 Metodologia        1

2.1 Materiais Metálicos        1

2.2 Materiais Compostos        3

2.3 Dados da Literatura        3

2.4 Módulo Tangente Et e Módulo Secante Es        5

2.5 Método de Ramberg e Osgood e Método de Hill        6

3 Análise de Resultados        8

3.1 Liga de Alumínio        8

3.2 Fibra de Carbono        15

3.3 Fibra de Vidro        17

4 Conclusão        21

1. Objetivos

O objetivo deste trabalho foi qualificar e analisar o comportamento mecânico de fibras de carbono bidirecional, de vidro bidirecional e do alumínio através de ensaios de tração. Esses ensaios forneceram a tensão de ruptura, a curva de tensão-deformação, o limite de escoamento (σe), o módulo de elasticidade (E) de cada material. Além disso, se baseando na literatura, determinou-se o intervalo de temperatura aceitável para a realização dos ensaios, os diferentes modos de medir a velocidade e quais os respectivos valores ideias, as diferentes geometrias dos corpos de prova e suas respectivas dimensões. Como resultado, determinou-se também a diferença entre o módulo secante Es e módulo tangente Et, e em quais circunstâncias eles devem ser empregados. Por fim, realizou-se uma sucinta explicação do método de Hill e do método Ramberg-Osgood utilizados neste trabalho.

O ensaio de tração forneceu as curvas de tensão-deformação para cada material, e assim, determinou-se o limite de escoamento (σe), a tensão máxima de tração e a de ruptura, além do módulo de tangente Et. A partir dos resultados obtidos experimentalmente foi possível obter o módulo de tangente real e posteriormente, comparou-se com o módulo de tangente resultante do método de Ramberg-Osgood. Além disso, comparou-se os resultados obtidos nos ensaios de cada material com os resultados descritos na literatura, por meio de uma comparação qualitativa entre as curvas obtidas.

1. Metodologia

Os corpos de prova constituídos de fibra de carbono, fibra de vidro e de alumínio 7075T6 foram utilizados nos ensaios de tração para determinar as curvas de tensão-deformação, o limite de escoamento (σe), a tensão de ruptura e o módulo de elasticidade (E) para cada um dos materiais empregados. Posteriormente, comparou-se os resultados obtidos experimentalmente com os resultados descritos na literatura. Os equipamentos utilizados neste trabalho estão mostrados abaixo:

• Máquina de ensaio de tração;
• Corpos de prova de liga de alumínio, fibra de carbono e fibra de vidro;
• Software para aquisição e registro de dados.

Por terem procedimentos diferentes, as metodologias para materiais compostos e metálicos estão separadamente explicadas a seguir.

1. Materiais Metálicos

Para ensaios de materiais metálicos, a temperatura ambiente para execução do ensaio deve ser de 10 a 38◦C. Já para a velocidade do teste, esta pode ser definida de acordo com os seguintes requisitos:

• taxa de deformação da amostra;
• taxa de tensão da amostra;
• velocidade de cruzeta;
• o tempo decorrido para completar parte ou todo o teste;
• velocidade da cruzeta de funcionamento livre (taxa de movimento da cruzeta da máquina de teste quando não está sob carga).

Os corpos de prova podem ser classificados quanto a sua geometria, como pode ser visto a seguir:

• Tipo em placa: esta geometria de corpo de prova é utilizado para testes de materiais metálicos na forma de placas, chassis e materiais planos que tenha uma espessura nominal de 5 mm (0,188 pol.) ou mais.
• Tipo em lâmina: esta geometria é utilizado para testes de materiais metálicos na forma de lâminas, placas, fios planos, tiras, faixas, arcos, retângulos e formas que variam em espessura nominal de 0,13 a 19 mm (0,005 a 0,750 pol.).

A imagem a seguir exemplifica as descrições dadas na Tabela 1. Figura 1: Dimensões do corpo de prova

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Tabela 1: Recomendações geométricas para corpo de prova de material composto

Dimensão	Tipo placa (mm)	Tipo lâmina (mm)
G - Comprimento da seção de teste	200,0±0,2	50,0±0,1
W - Largura	40,0±2,0	12,5±0,2
T - Espessura	-	Espessura do material
R - Raio	25	12,5
L - Comprimento	450	200
A - Comprimento da seção paralela reduzida	225	57
B - Comprimento da seção de grip	75	50
C - Largura da seção de grip	50	20

1. Materiais Compostos

A metodologia empregada para medir a resistência final desse material se baseia na aplicação de uma tensão monotonicamente carregada em um fragmento fino e plano do material, que possui uma seção transversal retangular constante feito em uma máquina de ensaio mecânico. Deste modo, a resistência final é determinada a partir da carga máxima suportada antes da falha.