O Laboratório de Estruturas

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.

2 Metodologia

Os corpos de prova constituídos de fibra de carbono, fibra de vidro e de alumínio 7075-

T6 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.

2.1 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:

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• 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

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

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2.2 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.

A resposta de tensão-deformação do material pode ser determinada caso a tensão seja

monitorada com transdutores de