ENSAIO DE CISALHAMENTO

Universidade Federal de Itajubá – UNIFEI

LABORATÓRIO DE RESISTÊNCIA DOS MATERIAIS

10 ENSAIO

ENSAIO DE CISALHAMENTO

Nomes: Matrícula:

GUSTAVO VILELA ALKMIN 15814

RICARDO TOZZI PARANÁ GALHARDO 19078

Disciplina: EME405 – Resitência dos Materiais 1

Turma: P6

Professora: Patrícia

Data e hora da participação: Quinta-feira, 11/08/2011 – 10h15min.

1. Introdução

Foi realizado no laboratório de Ensaios Destrutivos um ensaio de cisalhamento em diversos materiais possibilitando, então, a análise de seus parâmetros e o conhecimento das propriedades de alguns materiais.

É certo que o cisalhamento está presente no cotidiano de cada um e na indústria não é diferente. Na estamparia, onde há corte de chapas ou nas uniões de chapas por solda, rebites ou parafusos, está uma das mais importantes aplicações de tal conhecimento tecnológico.

O cisalhamento é causado por uma força aplicada a um corpo em uma direção perpendicular ao seu eixo longitudinal. Essa força, conhecida como força de cisalhamento, aplicada em uma área qualquer gera uma tensão de cisalhamento.

Dessa forma, ao ser submetido a uma força de cisalhamento, qualquer material desenvolve certa resistência a essa força aplicada. Essa resistência é chamada de resistência ao cisalhamento, objeto de estudo nesse relatório.

Há dois tipos de cisalhamento: simples e duplo:

2. Objetivo

O objetivo dos ensaios realizados são os cálculos das tensões de cisalhamento entre diferentes tipos de materiais, sendo possível então analisar algumas das suas propriedades mecânicas.

Além disso, foi possível observar o comportamento de uma junta formada com os três tipos de materiais usados nos ensaios, a qual foi submetida ao esforço cisalhante com o intuito de analisar as propriedades desse conjunto.

3. Procedimento Experimental

3.1 - Materiais

Material Diâmetro (mm)

Pino de Aço 2,20

Pino de Cobre 1,88

Pino de Alumínio 1,80

3.2 - Equipamentos

Máquina de Ensaios Universais, EMIC, com capacidade de carga de 30kN, aferida recentemente;

Dispositivo de Ensaio “Tipo Gaveta” (corte duplo);

Paquímetro, Mitutoyo, (0,02mm);

3.3 - Métodos

Inicialmente o pino de aço foi fixado entre quatro chapas (uma inferior, outra superior e outras duas centrais) e levado até a máquina que manteve as chapas inferiores e superiores fixas e tracionou uma das chapas centrais. A força com que a chapa central foi tracionada foi aumentando progressivamente até que o pino rompeu-se. Os dados de deformação do pino, força aplicada pela máquina e tempo foram devidamente coletados através de um computador.

Para ensaios de pinos, rebites e parafusos utiliza-se um dispositivo como o que está representado simplificadamente na figura a seguir:

O dispositivo é fixado na máquina de ensaio e os rebites, parafusos ou pinos são inseridos entre as duas partes móveis. Ao se aplicar uma tensão de tração ou compressão no dispositivo, transmite-se uma força cortante à seção transversal do produto ensaiado. No decorrer do ensaio, esta força será elevada até que ocorra a ruptura do corpo

4. Resultados e Discussões

4.1 - Equações

Neste ensaio normalmente determina-se somente a tensão de cisalhamento, isto é, o valor da força que provoca a ruptura da seção transversal do corpo ensaiado. O cálculo da tensão média de cisalhamento é dado pela seguinte fórmula:

τ_média=2V⁄(πd^2 )

Onde V é a força cisalhante e d é o diâmetro do corpo de prova sobre a qual está sendo aplicada a força F. Calcula-se, também, a tensão máxima de cisalhamento pela seguinte fórmula:

τ_máxima=3/4 x(V/2A)

A realização de sucessivos ensaios mostrou que existe uma relação constante entre a tensão de cisalhamento e a tensão de tração. Na prática, considera-se a tensão de cisalhamento equivalente a 75% da tensão de tração. É por isso que, em muitos casos, em vez de realizar o ensaio de cisalhamento, que exige os dispositivos já vistos, utilizam-se os dados do ensaio de tração, mais facilmente disponíveis.

4.2 - Resultados

MATERIAL DIÂMETRO [mm] ÁREA [mm²] FORÇA MÁXIMA [N] TENSÃO MÁXIMA [MPa] TENSÃO MÉDIA [MPa]

Aço 2,20 3,80 6553,10 1149,67 862,25

Cobre 1,88 2,78 2388,30 572,73 429,55

Alumínio 1,80 2,54 1047,30 274,88 206,16