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Ensaios Mecnicos deMateriais

Aula 2 Ensaio de Trao

Prof. MSc. Luiz Eduardo Miranda J. Rodrigues

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Tpicos Abordados Nesta Aula

Ensaio de trao.

Propriedades do ensaio de trao.

Exemplos e exerccios sobre ensaio de

Aula 2 Prof. MSc. Luiz Eduardo Miranda J. Rodrigues

trao.

Ensaios Mecnicos de Materiais

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Definio do Ensaio de Trao

O ensaio de trao consiste em submeter o material a um

esforo que tende a along-lo at a ruptura. Os esforosou cargas so medidos na prpria mquina de ensaio.


alongamento, at o momento em que se rompe. Osensaios de trao permitem conhecer como os materiaisreagem aos esforos de trao, quais os limites de traoque suportam e a partir de que momento se rompem.


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Deformao Antes da Ruptura Imagine um corpo preso numa das extremidades,submetido a uma fora, como na ilustrao ao lado.Quando esta fora aplicada na direo do eixolongitudinal, se diz que se trata de uma fora axial.

Observe novamente a ilustrao anterior. Repare que afora axial est dirigida para fora do corpo sobre o qual foiaplicada. Quando a fora axial est dirigida no sentidom r r - m f r xi l r .


A aplicao de uma fora axial de trao num corpo presoproduz uma deformao, isto , um aumento no seucomprimento com diminuio da rea da seotransversal.


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AlongamentoAumento de comprimento que ocorre

quando se realiza um ensaio de trao.



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Mquina para Ensaio de Trao



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Relaes de Tenso e Deformao

Com os dados registrados no ensaio, se determina atenso nominal ou de engenharia

dividindo a carga aplicadaP pela rea da seo transversal inicial do corpo de provaA0.

0A

P=


Adeformao normal ou de engenharia encontrada dividindo-se a variao no

comprimento de referncia , pelo comprimento de referncia inicialL0.

0L =

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Diagrama Tenso x Deformao


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Tipos de Falhas



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Materiais Dcteis e Frgeis

Materiais Dcteis: Qualquer material que possa ser submetido a

grandes deformaes antes da ruptura chamado de materialdctil. Freqentemente, os engenheiros escolhem materiais

dcteis para o projeto, pois estes so capazes de absorver choque

ou ener ia e uando sobrecarre ados exibem em eral rande


deformao antes de falhar.

Materiais Frgeis: Os materiais que apresentam pouco ou

nenhum escoamento so chamados de materiais frgeis.

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Porcentagens de Alongamento eReduo de rea


%)100(0

0

=

L

LLoalongamentdemporcentage

rup

Aporcentagem de alongamento a deformao de ruptura do corpo de prova expressa

como porcentagem.


%)100(0

0

=A

AAreadereduodemporcentage rup

Aporcentagem de reduo de rea outra maneira de se determinar a ductilidade. Ela

definida na regio de estrico.

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Tenso e Deformao


Com os dados registrados no ensaio, se determina atenso nominal ou de engenharia

dividindo a carga aplicadaP pela rea da seo transversal inicial do corpo de provaA0.

0A

P=


Adeformao normal ou de engenharia encontrada dividindo-se a variao no

comprimento de referncia , pelo comprimento de referncia inicialL0.

0L =

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Tipos de Deformao Deformao elstica: no

permanente. Uma vez cessados osesforos, o material volta sua formaoriginal.


Deformao plstica: permanente.Uma vez cessados os esforos, omaterial recupera a deformaoelstica, mas fica com uma deformao

residual plstica, no voltando mais sua forma original.


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Equipamento para o Ensaio de Trao



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Corpos de Prova



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Especificaes do Corpos de ProvaA parte til do corpo de prova, identificada no desenho anterior por Lo, aregio onde so feitas as medidas das propriedades mecnicas do material.As cabeas so as regies extremas, que servem para fixar o corpo de prova

mquina de modo que a fora de trao atuante seja axial. Devem ter seomaior do que a parte til para que a ruptura do corpo de prova no ocorranelas.

Suas dimenses e formas dependem do tipo de fixao mquina. Os tipos


Entre as cabeas e a parte til h um raio de concordncia para evitar que aruptura ocorra fora da parte util do corpo de prova (Lo).Segundo a ABNT, o comprimento da parte til dos corpos de prova utilizadosnos ensaios de trao deve corresponder a 5 vezes o dimetro da seo da

parte til.

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Especificaes do Corpos de ProvaPor acordo internacional, sempre que possvel um corpo de prova deve ter 10mm de dimetro e 50 mm de comprimento inicial. No sendo possvel aretirada de um corpo de prova deste tipo, deve-se adotar um corpo com

dimenses proporcionais a essas.

Corpos de prova com seo retangular so geralmente retirados de placas,

chapas ou lminas. Suas dimenses e tolerncias de usinagem so


correspondente. A norma brasileira (NBR 6152, dez./1980) somente indica queos corpos de prova devem apresentar bom acabamento de superficie eausncia de trincas.

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Preparao do Corpo de ProvaO primeiro procedimento consiste em identificar o material do corpo de prova.Corpos de prova podem ser obtidos a partir da matria-prima ou de partesespecficas do produto acabado.

Depois, deve-se medir o dimetro do corpo de prova em dois pontos nocomprimento da parte til, utilizando um micrmetro, e calcular a mdia.Por fim, deve-se riscar o corpo de prova, isto , traar as divises no

comprimento til. Num corpo de prova de 50 mm de comprimento, as


.

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Exerccio 1


2)A haste de alumnio mostrada na figura (a) tem seo transversal circular e est

submetida a uma carga axial de 10 kN. Se uma parte do diagrama tenso-deformao

do material mostrado na figura (b), determinar o alongamento aproximado da haste

quando a carga aplicada. Suponha queEal = 70 GPa.


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Soluo do Exerccio 1


A tenso normal em cada segmento :

A

P

AB =

10102

3

dAB

=

P

BC =

10102

3

dBC

=

4

2

4

02,0

104

=

AB

83,31=AB

4

2

4

015,0

104

=

BC

59,56=BC MPaMPa


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Soluo do Exerccio 1


ABAB

E

=

Pelo diagrama pode-se perceber que o

material na regio AB se deforma

elasticamente, poise = 40 MPa > 31,83MPa, portanto, pela lei de Hooke.

o material na regio BC est deformado

plasticamente, pois e = 40 MPa < 56,59

MPa, portanto, no grfico tem-se que:

045,0BC mm/mm

a

9

6

1070

1083,31

=AB = L

400045,06000004547,0 +=

3,18=0004547,0=AB mm/mm

dado por:

mm


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Exerccio Proposto


1) Foi realizado um teste de tenso em um corpo de prova de ao com dimetro original de 12,5

mm e comprimento de referncia de 50 mm. Os dados esto relacionados na tabela. Construir o

diagrama tenso-deformao e determinar aproximadamente o mdulo de elasticidade, o limite

de resistncia e a tenso de ruptura. Usar as escalas de 20 mm = 50 MPa e 20 mm = 0,05

mm/mm. Detalhar a regio linear-elstica usando a mesma escala de tenso, porm com escala

de 20 mm = 0,001 mm/mm para a deformao.


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Prxima Aula

Ensaio de Dureza.



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