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EELEnsaios Mecânicos – Prof. Carlos Baptista
3 – ENSAIO DE TRAÇÃO
EELEnsaios Mecânicos – Prof. Carlos Baptista
Curvas tensão-deformação obtidas por meio do ensaio de tração
Informações Sobre:
• Resistência Mecânica
• Ductilidade
Emprego do Ensaio:
• Informações para Projetos
• Seleção de Materiais
• Controle de Qualidade
• Comparação e Desenvolvimento de Materiais
Fatores para Escolha do Ensaio:
• Facilidade de Execução
• Reprodutividade dos Resultados
NORMAS (alguns exemplos)
- ASTM E8m (metais)
- ASTM D638 (plásticos)
- ASTM C1293 (cerâmicas avançadas)
- ABNT NBR 6152 (cancelada)
- ABNT NBR ISO 6892-1
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Histórico:
• Mais antigo ensaio mecânico
• Leonardo da Vinci (arames)
• Galileu (1638)
• Robert Hooke (1678)
• Musschenbroek (1729)
• Kirkaldy (lab. ensaios, 1865)
• Tinius Olsen (1879)
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Máquinas de Ensaio:
• Eletromecânicas
• Servo-hidráulicas
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Corpos de Prova:
• Formas e Dimensões Padronizadas
• Adequar à Origem do Material e à Máquina
• Localização e Comprimento
✓ Placas, Chapas, Lâminas → Seção Retangular
✓ Forjados, Fundidos, Grandes Espessuras,
Forma Irregular → Seção Circular
✓ Arame, Fio, Tubo → Segmento do Próprio Material
✓ Barras Nervuradas → Deve-se Pesar a Barra
Garras para fixação de corpo-de-prova
com extremidades rosqueadas
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Corpos de Prova:
Alguns tipos de garras
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Corpos de Prova após Ensaio:
Ferro fundido cinzento, liga Al 7075, Aço 1020 Polietileno (HDPE), Nylon, Teflon (PTFE)
Dúctil e Frágil
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Curvas Tensão-Deformação Típicas:
Metal Dúctil
Comportamento de Alguns Materiais Poliméricos
Ferro Fundido Cinzento
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Algumas Propriedades Calculadas:
Procedimentos:
• Preparação e Medição dos Corpos-de-Prova
• Capacidade e Precisão dos Sensores
• Alinhamento da Máquina e das Amostras
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Rigidez Elástica do Material (ASTM E111):
• Módulo de Young E
• Métodos da Tangente e da Corda
• Erros: Folgas, Alinhamento, Curvatura
• Adotar Área Média (mínimo 3 pontos)
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Determinação do Limite de Escoamento:
• Ocorrência do Patamar de Escoamento
• Limite de Desvio (Offset)
0,00 0,02 0,04 0,06 0,08 0,10 0,12 0,14 0,16 0,18 0,20
0
50
100
150
200
250
300
350
400
Aço SAE 1020
(
MP
a)
(mm/mm)
0,000 0,005 0,010 0,015 0,020 0,025
0
50
100
150
200
250
Aço SAE 1020 (escoamento)
(
MP
a)
(mm/mm)
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Limite Elástico Aparente (Johnson)
Método do Deslocamento
Materiais com Comportamento
Não-Linear
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Fatores que afetam a Resistência à Tração:
• Taxa de deformação
• Temperatura
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Curva Tensão-Deformação Verdadeira (ASTM E646):
• Definições de Tensão Real e Deformação Real
• Hipótese do Volume Constante
• Limitações das Equações
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Curva Tensão-Deformação Verdadeira (continuação):
Curvas de tração para o aço 1020
~lognklog~log +=n~k~ =
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Instabilidade no pescoço e Correção para grandes deformações:
n~k~ =
- No início da estricção temos = n
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Instabilidade no pescoço e Correção para grandes deformações:
- A Correção de Bridgman:
( ) ~~log186,083,0~B −=
Atualmente existem
novas propostas,
obtidas usando-se
o Método dos
Elementos Finitos.
Ex.: Y Ling (2004);
J.M. Choung (2008).
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Representações da Curva Tensão-Deformação Verdadeira:
O fato de algumas equações representarem razoavelmente o comportamento
tensão-deformação não implica que estas sejam capazes de uma descrição
física das curvas, visto que a deformação plástica é um fenômeno complexo,
ou seja, a deformação acumulada não está relacionada unicamente com a
estrutura de discordâncias do material.
ne
~k~ +=
np
~k~ =
ppe~
E
~~~~
+=+=
Ludwik-Hollomon:
Ramberg-Osgood:
+= 1n1K~
( ) 22 nKexp +=
Ludwigson*:
* Met. Trans. 2, p.2825, 1971.
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Ex.: Aço SAE 1018, tratamentos
térmicos intercríticos
(Suzuki & McEvily, 1979)
0,00 0,05 0,10 0,15 0,20 0,25 0,30 0,35 0,40
0
100
200
300
400
500
600
700
800
Material Condition
AR
WQ950
WQ800
Str
ess (
MP
a)
Strain (mm/mm)
Efeitos da Microestrutura no Comportamento de Aços:
Ex.: Aço microligado submetido
a têmpera intercrítica
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Anisotropia das Propriedades de Tração:
• Anisotropia Cristalográfica
• Fibramento Mecânico
✓ Coeficiente de Lankford (R)
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Curvas de Tração após Aplicação
de Tensões Cíclicas:
✓ Índice de Anisotropia Normal R
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