Ensaio De Impacto

RESUMO

Este relatório descreve o ensaio mecânico de tração realizado no dia 03 de outubro de 2012 no LEN – Laboratório de Ensaios Destrutivos e Não Destrutivos da Universidade Federal de Itajubá (UNIFEI). Foram analisados três corpos-de-prova visando-se realizar uma analise quantitativa e qualitativa dos dados obtidos a fim de se obter a curva tensão-deformação de cada uma das amostras, e a partir desta curva, calcular diversas propriedades mecânicas importantes inerentes ao material testado (Aço SAE 1020). Observou-se que os resultados obtidos, mesmo considerando alguns fatores diferentes ao empregado na norma regulamentadora do ensaio de tração, foram bastante satisfatórios, se aproximando bastante de valores reais tabelados, encontrados na literatura.

Palavras-chave: Ensaio de Tração, Aço SAE 1020, curva tensão-deformação;

Sumário

1. INTRODUÇÃO 4

2. DESENVOLVIMENTO 5

2.1 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA 5

2.1.1 DEFINIÇÕES 5

2.1.2 COMPORTAMENTO DÚCTIL E FRÁGIL DOS MATERIAIS 8

2.1.3 ANÁLISE QUANTITATIVA DA CURVA TENSÃO X DEFORMAÇÃO 10

A. TENSÂO 10

B. DEFORMAÇÃO 10

C. LIMITE DE ESCOAMENTO 11

D. MÓDULO DE ELASTICIDADE 12

E. LIMITE DE RESISTÊNCIA A TRAÇÃO E TENSÃO DE RUPTURA 13

F. ALONGAMENTO PERCENTUAL 14

G. COEFICIENTE DE ESTRICÇÃO 14

H. MÓDULO DE RESILIÊNCIA 14

I. MÓDULO DE TENACIDADE 15

2.2 MATERIAL E MÉTODOS 17

2.2.1 PREPARAÇÃO DAS AMOSTRAS 17

2.2.2 ENSAIO DAS AMOSTRAS 18

2.3 RESULTADOS E DISCUSSÃO 19

2.3.1 RESULTADOS 19

2.3.2 DISCUSSÃO 24

2.4 CONCLUSÃO 25

REFERÊNCIAS BIBLIOGRAFICAS 26

1. INTRODUÇÃO

A resistência de um material depende de sua capacidade de suportar uma carga sem deformação excessiva ou ruptura. Tal propriedade é uma característica de cada material e é possível determina-la por meio do ensaio de tração ou compressão. A partir deste ensaio podem ser determinadas muitas propriedades mecânicas importantes de um material, as quais cujo comportamento são a base para projetos e fabricação de produtos. A principal função do ensaio de tração é determinar a relação entre a tensão normal média e a deformação normal média (curva tensão x deformação) em diversos materiais de engenharia, tais como metais, cerâmicas, polímeros e materiais compósitos.

O ensaio de tração consiste em submeter um corpo de prova especifico, com área de seção definida, a uma carga de tração uniaxial crescente que tende a alongá-lo até a ruptura. Este ensaio fornece dados quantitativos, com base na curva tensão x deformação e é um dos mais utilizados para controle de qualidade e certificação de materiais.

Figura 1 - Barra circular submetida a um ensaio de tração uniaxial resultando em grandes deformações

O teste de tração como ensaio mecânico, pode ser considerado como um dos melhores ensaios visando a relação custo-benefício uma vez que o seu custo efetivo, tomadas as devidas condições e exigências, pode ser muito menor que outros ensaios de mesmo cunho.

2. DESENVOLVIMENTO

2.1 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA

2.1.1 DEFINIÇÕES

Tensão é definida genericamente como a resistência interna de um corpo a uma força externa aplicada sobre ele, por unidade de área. A deformação é definida como a variação de uma dimensão qualquer desse corpo, por unidade da mesma dimensão, quando esse corpo é submetido a um esforço qualquer.

Com os dados do teste de tração e compressão, é possível calcular diversos valores de tensão e deformação correspondente no corpo-de-prova e, depois, plotar um gráfico com os resultados obtidos. A curva resultante é denominada diagrama tensão x deformação e pode-se descreve-la de duas maneiras.

Diagrama Tensão x Deformação Convencional: Com os dados registrados, determinamos a tensão nominal ou de engenharia dividindo a carga aplicada P pela área da seção transversal inicial do corpo-de-prova A0. Esse cálculo pressupõe que a tensão seja constante na seção transversal e em toda a região entre os pontos de calibragem. Temos:

Onde,

Onde,

σ = Tensão (Unidade: MPa)

F = Carga aplicada (Unidade: N)

S0 = Seção transversal inicial do corpo-de-prova (Unidade: mm²)

D0 = Diâmetro da parte útil do corpo-de-prova

Da mesma forma, a deformação nominal ou de engenharia é encontrada diretamente pela leitura do extensômetro, ou dividindo-se a variação no comprimento de referencia, pelo comprimento de referencia inicial L0. Suponhamos que a deformação seja constante em toda a região entre os pontos de calibragem. Assim:

Onde,

ε = Deformação

L0 = Comprimento de referencia inicial do corpo de prova (antes de qualquer carga ser aplicada)

Se os valores correspondentes de σ e ϵ forem colocados em um gráfico, no qual a ordenada seja a tensão e a abcissa seja a deformação, a curva resultante será denominada diagrama tensão x deformação convencional.

Diagrama