relatório ensaio de tração

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UNIVERSIDADE FEDERAL DO TRIÂNGULO MINEIRO 
Instituto de Ciências Tecnológicas e Exatas 
Departamento de Engenharia Mecânica 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
ENSAIOS DE TRAÇÃO 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Aluno: Tulio Machado Silva Medeiros Liporoni 
Disciplina: Laboratório de Resistência dos Materiais I 
Professor: Marcos Massao Shimano 
 
 
 
 
 
UBERABA - MG 
26/05/2021 
 
1-INTRODUÇÃO 
O ensaio de tração foi realizado em uma máquina universal de ensaios para 
estudar o comportamento mecânico de um material (corpo de prova) e de uma 
estrutura. 
Neste experimento foram testados dois corpos de prova metálicos de 
materiais diferentes, um de alumínio e o outro de aço, visando ilustrar as 
propriedades mecânicas e mais especificamente a resistência e comportamento dos 
diferentes corpos metálicos quando submetidos a tração até que seja atingido o 
rompimento. 
Nos ensaios realizados em estruturas, geralmente são testados os produtos 
acabados. Neste caso, é estudado o comportamento mecânico de uma estrutura 
quando submetido a esforços de tração. 
É comum a utilização de abraçadeiras plásticas em diversas aplicações 
desde a engenharia elétrica até em procedimentos cirúrgicos veterinários1. devido a 
sua versatilidade, no entanto, justamente por ser um objeto tão banal pouca 
importância é dada a procedência dessa estrutura e sua fabricação. 
Portanto os objetivos deste relatório foram: 
-Obter as propriedades mecânicas, modulo de elasticidade tensão de 
escoamento resiliência e tenacidade de um corpo de liga de aço e outro de alumínio 
afim de comparar esses dados com valores disponíveis publicamente para 
determinar qual liga foi utilizada em suas construções. 
-Estudar o comportamento mecânico em tração de duas abraçadeiras 
plásticas com dimensões similares. Uma de fabricante conhecido e outra genérica 
com marca indeterminada obtida avulsa a granel e determinar se há significante 
diferença e seu comportamento ao serem tracionadas. 
 
2-METODOLOGIA 
Todos os ensaios foram realizados na máquina universal de ensaios da 
marca Time Group - modelo WDW-100E, do Laboratório de Ensaios Mecânicos do 
Departamento de Engenharia Mecânica da Universidade Federal do Triângulo 
Mineiro. 
 
1 ¹ Miranda, A.H., Silva, L.A.F. da, Tavares, G.A., Amaral, A.V.C. do and Miranda, H.G. de 2006. 
ABRAÇADEIRA DE NÁILON: RESISTÊNCIA À TRAÇÃO EM TESTES FÍSICOS E SEU EMPREGO COMO CERCLAGEM 
NO FÊMUR DE CÃES. CIÊNCIA ANIMAL BRASILEIRA (Brazilian Animal Science). 7, 3 (Oct. 2006), 299–307 
 Figura 1: Máquina universal de ensaios. 
 
 Fonte: Vídeo disponibilizado pelo professor. 
Em todos os ensaios foi utilizada uma célula de carga com capacidade 
máxima de 10000 kg, da marca Transcell Technology e modelo DBSL-SJ-10t e a 
velocidade do teste foi 1mm/ min para os materiais metálicos e 2mm/min para as 
presilhas. 
 
2.1-Aço (corpo de prova) 
Foi confeccionado para o ensaio um Corpo de Prova (CP) cilíndrico a partir 
de uma liga de aço desconhecida com duas roscas em suas extremidades para 
fixação durante o ensaio de tração. Em seguida foi caracterizado seu diâmetro 
médio utilizando um paquímetro. Antes da fixação na máquina foram feitas 
marcações a cada 5mm ao longo do comprimento útil do CP. A figura 1 demonstra o 
esquema do corpo de prova com extensômetro acoplado. 
 
Figura 2 
 
 Fonte: vídeo fornecido pelo professor. 
 
A fixação na máquina de ensaios foi feita com um acessório que foi 
parafusado as extremidades do corpo de prova e por um pino. Após fixo foi acoplado 
ao CP um extensômetro que gera medidas mais próximas a real deformação do 
corpo durante o ensaio na fase elástica. À medida que permite ignorar qualquer 
deformação originaria da máquina e seus componentes. Com este procedimento 
completo foi iniciado o teste com velocidade 1 mm/min até que o corpo de prova se 
rompa. Obtido os dados de carga de tensão e deformação. Após tratados obteve-se 
a tabela 1 e o gráfico de tensão contra deformação (figura1). 
 
Tabela 1: Informações corpo de aço 
Comprimento inicial (mm) 50 
Comprimento Final (mm) 55,0011 
Diâmetro (mm) 7,0433 
Área (mm^2) 38,9620909 
Módulo de elasticidade (GPa) 230,305 
Limite de escoamento (MPa) 546,1719 
Resiliência (J/m^3) 647627,638 
Limite de resistência (MPa) 596,733888 
Tenacidade (J/m^3) 52932423,3 
 
 
 
 Figura 1: Gráfico tensão v.s. deformação relativa do corpo de aço. 
 
 A tensão de escoamento foi calculada do modo convencional: a tensão 
correspondente a 0,2% da deformação permanente. 
 
Figura 3: estricção e rompimento do CP 
 
Fonte: Professor 
Com relação este especifico corpo de prova é evidente pela estricção ocorrida 
no cilindro de aço e a longa fase plástica no gráfico trata-se de um material dúctil, 
porém, resistente, com modulo de elasticidade levemente acima do esperado. Além 
disso, o limite de escoamento encontrado foi comparável a aços ARBL (Alta 
Resistência Baixa liga) (quadro 1), no entanto, o limite de resistência foi próximo ao 
de escoamento, fugindo desta classe. Portanto, com os dados obtidos não foi 
0
100
200
300
400
500
600
700
0 0,01 0,02 0,03 0,04 0,05 0,06 0,07 0,08 0,09 0,1 0,11
T
e
n
s
ã
o
 (
M
P
a
)
Def. Rel.
Ensaio corpo cilindrico de aço
possível determinar com suficiente asserção a liga de aço utilizada em sua 
confecção. 
 
2.2-Alumínio (corpo de prova) 
 
Foi usinado para o ensaio um Corpo de Prova (CP) na forma de uma barra 
com seção retangular a partir de uma liga de alumínio desconhecida. Em seguida 
utilizando um paquímetro foram caracterizadas a dimensões médias da seção da 
barra e determinada sua área e feitas marcações a cada 5mm ao longo de seu 
comprimento. A figura 4 demonstra o esquema do corpo de prova com extensômetro 
acoplado. 
 
 Figura 4: Corpo de prova de aluminio acoplado a garra. 
 
 Fonte: Disponibilizado pelo professor. 
 
 Devido à seção transversal retangular e uniforme da barra de alumínio 
foram utilizadas duas garras mecânicas fixadas a máquina por pinos. Então foi 
acoplado o extensômetro da mesma forma que anteriormente foi removido quando o 
corpo apresenta deformação plástica. O ensaio então foi iniciado com velocidade de 
1 mm/min até o rompimento do CP (figura 6). Os dados de carga, deformação e as 
dimensões foram então exportadas para o Microsoft Excel para cálculos e 
tratamento de dados. Obtendo-se por fim as propriedades na tabela 2 que foram 
comparadas as propriedades das ligas de alumínio (quadro 1) e o gráfico de seu 
comportamento em tração. 
 
Figura 5: Estricção do corpo de aluminio. 
 
Fonte: Disponibilizado pelo professor. 
 
Tabela 2: Propriedades Alumínio. 
Comprimento inicial (mm) 50 
Comprimento Final (mm) 61,413 
Comprimento médio lateral 1 (mm) 6,3025 
Comprimento médio lateral 2 (mm) 6,325 
Área (mm^2) 39,8633 
Módulo de elasticidade (GPa) 70,155 
Limite de escoamento (MPa) 175,898 
Resiliência (J/m^3) 220512,5 
Limite de resistência (MPa) 212,6266 
Tenacidade (J/m^3) 44298478 
 
A tensão de escoamento foi calculada do modo convencional: a tensão 
correspondente a 0,2% da deformação permanente. 
 Figura 6: Gráfico de tensão v.s. deformação relativa barra de alumínio 
 
 
O gráfico (figura 6) mostra o resultado esperado para teste de tração em 
metais, evidenciando comportamento típico de metais dúcteis em ensaio de tração 
com longa região plástica e encruamento evidente. 
 
Quadro 1: Comparação entre as variações do metal 
Material Limite de 
escoamento (MPA) 
Limite de 
resistência (MPA) 
Módulo de 
elasticidade (GPa) 
Barra testada 175,9 212,6 70,155 
Alumínio 1100 90 - 115 90 - 142 64 - 69 
Alumínio 5052 H32 160 215 - 265 71 - 74 
Alumínio 6101 172 200 70 
Fonte: https://www.imperiodosmetais.com.br/ficha-tecnica 
 
Como explicito no quadro acima ao comparar as características do material 
determinadas neste ensaio com outras disponíveis por fornecedores e metalúrgicas 
é possível afirmarcom razoável confiabilidade que a barra utilizada era composta de 
Alumínio 6101, comumente utilizado em instalações elétricas, devido a sua 
resistência a corrosão e boa condutibilidade. 
 
 
 
 
0
50
100
150
200
250
0 0,05 0,1 0,15 0,2 0,25
T
e
n
s
ã
o
 (
M
P
a
)
Def. Rel.
Ensaio barra de aluminio
https://www.imperiodosmetais.com.br/ficha-tecnica
2.3-Presilhas (estrutura) 
 Os últimos ensaios foram realizados em duas presilhas de dimensões 
similares uma da fabricante Brasforte e outra sem origem determinada, ambas com 
comprimento total de 300 mm, espessura da parte serrilhada de 1,2 mm e largura de 
3,6 mm. 
As presilhas foram passadas ao redor dos pinos do suporte da máquina de 
ensaios e travadas (figura 7). Para as duas amostras foi utilizada a velocidade de 2 
milímetros por minuto, mantida até o fim do teste. Para estes ensaios, não cabe o 
uso do extensômetro por envolver forças muito menores que os ensaios anteriores 
além da geometria das presilhas impossibilitar a sua utilização. 
 
Figura 7: Presilha a Brasforte(esquerda) e indeterminada(direita) 
 
Fonte :Vídeo disponibilizado pelo professor. 
 
O ensaio continuou até a falha das estruturas, então foram coletados os 
dados de deformação, carga máxima e modulo de resistência por alongamento para 
comparação (quadro 2). 
 
Quadro 2: Propriedades estruturais das presilhas 
Presilha Modulo de 
resistência (N/mm) 
Carga 
Máxima (N) 
Deformação 
absoluta (mm) 
Brasforte (branca). 31,45 241,2 19,125 
Desconhecida (preta). 36,1 274 13,7812 
 
Com a deformação absoluta e carga aplicada foi criado também o gráfico 
abaixo (figura 8). Contendo as curvas das duas estruturas. 
Figura 8: Gráfico de carga v.s. alongamento 
 
 
Nota-se que a presilha branca apresentou esticamento significantemente 
maior enquanto a presilha preta teve uma curva mais acentuada e suportou carga 
superior. É evidente que material utilizado na presilha é mais rígido, no entanto, mais 
frágil. Também evidente no modo de falha das presilhas (figura 9). 
 
 Figura 9: rompimento das presilhas. 
 
 Fonte: Fotos disponibilizadas pelo professor. 
 
 
0
50
100
150
200
250
300
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21
C
ar
ga
 (
N
)
Deformação (mm)
Carga-Deformação
Presilha Preta Presilha Branca
 Observa-se que na presilha branca (mais plástica) o ponto de falha foi 
a pequena trava e sua cabeça enquanto na preta a princípio devido ao material mais 
frágil ouve uma fratura na ligação entre a cabeça da presilha e seu corpo. 
 
5-CONCLUSÕES 
 De maneira geral, pode-se afirmar que os resultados dos ensaios 
conduzidos foram satisfatórios, foi possível ilustrar bem a importância de conhecer 
os materiais utilizados na industrial e o papel importante que o ensaio de tração e 
por consequência a resistência dos materiais te neste assunto. Apesar disso é 
evidente que para resultados mais assertivos são necessários mais ensaios que 
permitem dados mais acurados e uma análise estatística.