Resumo Expandido Resistência dos Materiais

Propriedade Mecânica dos Materiais – Ensaios Mecânicos e suas finalidades

Luis Fernando Alexandre Dos Santos

Márcio Furukava

 

RESUMO

O ensaio de tração consiste na aplicação de uma força de tração axial num corpo de prova padronizado, promovendo a deformação do material na direção do esforço, que tende a alongá-lo até fraturar. Devido à facilidade de execução e reprodutibilidade dos resultados, este ensaio é amplamente utilizado. Com ele é possível determinar o gráfico de Tensão Deformação e medir as propriedades de Resistência à Tração, Módulo de Elasticidade, Tensão no Escoamento, Tensão na Ruptura, Deformação no Escoamento, Deformação na Ruptura, etc. Durante a produção de determinado material, é necessário que saibamos algumas características intrínsecas ao mesmo. Dentre essas características, podemos citar as químicas e físicas. Nas propriedades físicas, os ensaios de tração e compressão são muito utilizados para cálculos de resistência dos materiais. Entre as mais utilizadas estão os ensaios de tração, flexão, impacto, rasgamento, dureza, compressão e abrasão. Diante disso, o objetivo do artigo é analisar a definição de cada tipo de ensaio, bem como verificar a eficiência do mesmo para cada tipo de análise física do material.

Palavras-chave: Ensaios Mecânicos. Materiais. Resistência. Propriedades mecânicas. Tração. Compressão.

1.0 - INTRODUÇÃO

O Ensaio de Tração é amplamente utilizado para o levantamento de informações básicas sobre a resistência dos materiais e como um teste de aceitação de materiais que se faz pelo confronto das propriedades determinadas pelo ensaio e ajustes especificados em projeto. O ensaio consiste na aplicação de uma carga uniaxial crescente a um corpo de prova especificado, ao mesmo tempo em que são medidas as variações no comprimento.

Este ensaio tem como resultado uma curva de tensão pela deformação contendo informações importantes do material como o módulo de elasticidade, as tenções limites como a de escoamento, resistência e a de fratura. [6] (Ashby, 2007).

Nos ensaios mecânicos destrutivos, o corpo de prova sofre uma deformação permanente, deixando nele uma marca ou sinal. Muitas vezes os corpos de prova desses tipos de ensaio se tornam inutilizáveis. O principal objetivo desses ensaios é determinar ou verificar as propriedades dos materiais ensaiados. Podendo também medir a capacidade do produto de suportar determinados esforços (MESTRINER, 2020).

Já nos ensaios mecânicos não destrutivos, os procedimentos efetuados não afetam o corpo de prova nem física nem quimicamente, de modo a ser possível sua reutilização. Pode-se afirmar que esses ensaios são utilizados para avaliar e detectar falhas nos materiais. Uma vez que essas falhas podem reduzir a resistência do material, sua avaliação é importante no sentido de evitar a posterior falha do material (MESTRNER, 2020).

Abaixo, destaca-se as principais propriedades mecânicas:

Resistência a tração, compressão e cisalhamento

Fadiga - fenômeno de ruptura progressiva de materiais sujeitos a ciclos repetidos de tensão ou deformação

Módulo de elasticidade – medida de rigidez na região elástica.

Ductibilidade – grande deformação na zona de escoamento.

Fragilidade – pequena deformação na zona de escoamento.

Elasticidade – capacidade de deformar e voltar a forma original.

Resiliência – capacidade de suportar grandes cargas dentro da zona elástica.

Plasticidade – capacidade de deformar e manter a forma.

Tenacidade – capacidade do material absorver energia sem ruptura.

Dureza - resistência a penetração.

Massa especifica (Densidade - H2O a 4ºC)

O presente artigo tem por objetivo analisar pelo menos quatro tipos importantes de ensaios mecânico, bem como seus gráficos e equações.

2.0 - ENSAIOS MECÂNICOS

Os ensaios mecânicos são métodos utilizados para medir uma série de fatores com o objetivo de entender o comportamento do material com que se trabalha. Isso é feito por meio da análise de suas propriedades mecânicas em várias condições de uso. O ensaio de compressão é utilizado para determinar as propriedades de Resistência à Compressão, Módulo de Elasticidade, Tensão de Escoamento, Deformação sob Compressão, etc. São muitos utilizados para obtenção de dados para pesquisa e desenvolvimento, controle de qualidade e especificações. O ensaio de flexão é utilizado para determinar as propriedades de Resistência à Flexão, Módulo de Elasticidade, Deformação sob Flexão, etc. Essas propriedades são importantes para o controle de qualidade e para avaliar o desempenho dos materiais plásticos quando submetidos a uma carga de flexão.

[pic 1][pic 2]

Figura 01 – imagem de ensaio mecânico

2.1 – ENSAIO DE TRAÇÃO

Consiste em aplicar uma força uniaxial no material, tendendo-o a alongá-lo até o momento de sua fratura. Os CPs (corpos de prova) na maioria das vezes são circulares podendo também serem retangulares. Tração: técnica destrutiva que submete o material de desejo ou produto em questão a um grande esforço de alongamento e esticamento até sua ruptura. Esse ensaio não é feito em qualquer coisa, ele é executado com corpos de prova, que são padronizados por algumas normas como (ABNT, ASME, entre outras). Esses ensaios são feitos com corpos de prova, e podem ser comparados e reproduzidos.

[pic 3]

Figura 02 – imagem de ensaio de tração e o limite do seu alongamento.

É registrado no ensaio a curva tensão x deformação, que é obtido através de medições simultâneas da força F e da alteração do comprimento do corpo. A equação expressada é:

σ = 𝐹/𝑆0, onde,

σ= tensão

F= força aplicada

S0= área inicial da parte útil do corpo

2.1.1 Gráfico tensão x deformação

No ensaio de tração é permitido que as mudanças do material usado sejam harmonicamente distribuídas no corpo de prova. As deformações e variações do corpo são disponibilizadas pela máquina em forma de gráfico, onde é visto a relação entre as deformações ocorridas e a força que foi aplicada durante o ensaio, e com isso se consegue estudar o comportamento do material.