Relatório Ensaio de Compressão

Ensaios de compressão em corpos de prova metálicos e blocos cerâmicos¹

Médson Santos de Jesus ²

Nielza de Azevedo Matos Brito³

FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA

Uma das grandes exigências requeridas em projetos, é a resistência à compressão em elementos estruturais. O projetista deve então, apresentar materiais especificando sua boa resistência a esse tipo de tensão e que não venha a se deformar facilmente, assegurando uma boa precisão quando solicitado a esforços causados por tensões de compressão. O ensaio de compressão é o mais indicado para a avaliação das características desses materiais, principalmente em materiais mais frágeis.

Segundo Hibbeler (2010), “A resistência de um material depende de sua capacidade de suportar uma carga sem deformação excessiva ou ruptura. Essa propriedade deve ser determinada por métodos experimentais. Um dos testes mais importantes nesses casos é o ensaio de compressão”.

O conceito de compressão faz referência a um esforço axial que provoca um certo encurtamento ou ainda o rompimento do corpo de prova. Nos ensaios de compressão os corpos de prova estão sujeitos a uma força axial para dentro que é distribuída de maneira uniforme em toda sua seção transversal.  

Souza (2011) afirma que assim como no ensaio e tração, pode ser executado na máquina universal de ensaios, com uma pequena adaptação de duas placas lisas, onde uma é fixa e a outra móvel. Entre elas o corpo de prova é apoiado e mantido firme durante o ensaio., ou seja, o corpo também sofrerá uma deformação elástica seguida da deformação plástica. Como pode ser demonstrado nas Figuras 1 e 2 abaixo.

[pic 2]

Figura 1

[pic 3]

Figura 2

Na figura 1 há a representação da recuperação elástica do material quando a carga é retirada enquanto o material se encontra na deformação elástica. Já a figura 2 pode-se visualizar uma retenção de uma deformação residual com o descarregamento após a deformação plástica do material.

Normalmente o ensaio de compressão não é utilizado em metais, devido à dificuldade da medição de propriedades avaliadas nesse tipo de ensaio, podendo levar a erros. Outro problema é a ocorrência do fenômeno denominado flambagem, ou seja, o encurvamento do corpo de prova.

Em materiais dúcteis, os esforços de compressão provocam uma deformação lateral apreciável. Essa deformação lateral avança com o ensaio até o corpo de prova se transformar num disco, quando o material é dúctil. Devido a isso que em um material dúctil fornece apenas as propriedades mecânicas referentes à zona elástica como Limite de proporcionalidade, Limite de escoamento e módulo de elasticidade. O módulo de elasticidade representado pela equação 1, é obtido através da relação entre a Tensão de compressão aplicada, sobre a deformação sofrida pelo material.

  (Eq. 1)[pic 4]

A deformação do corpo pode ser obtida através da equação 2 abaixo, que relaciona a diferença entre os comprimentos inicial e final com o comprimento inicial do corpo.

  (Eq. 2) [pic 5]

O ensaio de compressão é mais utilizado para materiais frágeis, pois, ao contrário dos materiais dúcteis, estes possuem fase elástica muito pequena, sendo assim, não é possível determinar de forma precisa as propriedades relativas a esta fase. Assim, a única propriedade mecânica de interesse nos ensaios de compressão de materiais frágeis é o limite de resistência à compressão, obtido da relação entre a força máxima e a área transversal do corpo de prova, representado na Equação 3 abaixo:

 (Eq. 3)[pic 6]

OBJETIVOS

Determinar a resistência à compressão para corpos de prova de diferentes materiais com auxílio da máquina universal de ensaios.

MATERIAIS UTILIZADOS

Todos os materiais utilizados no experimento foram cedidos pela universidade e podem ser conferidos na tabela 1 a seguir.

Tabela 1 – Materiais utilizados.

MATERIAIS	QUANTIDADE
Máquina Universal de ensaios	1
Régua	1
Vergalhões	5
Blocos de argila	4
Máquina de corte	1

METODOLOGIA

Os Ensaios de compressão realizados em corpos de prova de vergalhão e blocos de argila, foram realizados em laboratório específico na Universidade Federal do Oeste da Bahia. Os ensaios foram realizados por alunos do curso de Engenharia Mecânica, auxiliados e orientados pelo professor Me. André de Mendonça, ministrante do componente curricular Comportamento Mecânico dos materiais. Inicialmente os corpos de prova de vergalhão passaram pelo processo de corte (Figura 3), idealizando dimensões ideais para os mesmos. Após serem medidas suas dimensões iniciais, foram posicionados entre as duas placas da máquina de ensaios para posterior aplicação de carga sobre os corpos de prova (Figura 4), carga essa que acarretou uma tensão de compressão no material, levando a sua deformação (Figura 5). Após os ensaios os corpos de prova foram novamente medidos, para a verificação de suas propriedades (Figura 6). Os ensaios realizados nos blocos de argila decorreram de forma semelhante (Figura 7), exceto pela etapa de corte e de aferição das dimensões finais, uma vez que neste ensaio os dados são obtidos por apresentação gráfica de comportamento. Os blocos foram posicionados de duas maneiras diferentes, nas posições vertical e horizontal (Figura 8).

[pic 7]                [pic 8]                [pic 9]                       

[pic 10][pic 11][pic 12]

[pic 13]                [pic 14]                    [pic 15]

[pic 16][pic 17][pic 18]

                                           

RESULTADOS E DISCUSSÕES

Com a realização dos ensaios de compressão em 5 vergalhões diferentes, foram verificados alguns erros ainda em sua etapa de ensaio. Nos corpos de prova compostos de aço 1008 e 1020, por serem metais dúcteis, com baixo carbono em sua composição, esperava-se que fosse possível a fácil e precisa determinação das propriedades para sua zona elástica, uma vez que na zona plástica a deformação normalmente aumenta a área da seção transversal, devido à redução de comprimento, aumentando assim a resistência do corpo e uma consequente diminuição da tensão real, achatando assim o material até o formato de um disco. Porém o que se obteve foram corpos de prova flambados após a realização dos ensaios.