relatorio ensaio compressão

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UNIVERSIDADE FEDERAL DO TRIÂNGULO MINEIRO 
Instituto de Ciências Tecnológicas e Exatas 
Departamento de Engenharia Mecânica 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
ENSAIOS DE COMPRESSÃO 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Aluno: Tulio Machado Silva Medeiros Liporoni 
Disciplina: Laboratório de Resistência dos Materiais I 
Professor: Marcos Massao Shimano 
 
 
 
 
 
UBERABA - MG 
18/07/2021 
 
1-INTRODUÇÃO 
O ensaio de compressão foi realizado em uma máquina universal de ensaios 
para estudar o comportamento mecânico de um material (corpo de prova) e de três 
estruturas. 
Neste experimento foi testado um corpo de prova de alumínio, visando ilustrar 
as propriedades mecânicas e mais especificamente a resistência e comportamento 
dos diferentes corpos metálicos quando submetidos a compressão até um certo 
percentual de encurtamento. 
Nos ensaios realizados em estruturas, geralmente são testados os produtos 
acabados. Neste caso, é estudado o comportamento mecânico de dois tubos de 
PVC e uma garrafa PET quando submetidos a esforços de compressão. 
Tubulações de PVC são comumente utilizadas para transporte de água 
potável e efluentes dessa forma os tubos estão sujeitos a normas de fabricação. 
Portanto os objetivos deste relatório foram: 
-Obter as propriedades mecânicas, modulo de elasticidade tensão de 
escoamento resiliência e tenacidade de um corpo de alumínio afim de comparar 
esses dados com valores disponíveis publicamente para determinar qual liga foi 
utilizada em sua construção. 
-Estudar o comportamento mecânico em compressão de dois tubos de PVC 
com dimensões similares de fabricantes diferentes e determinar se há significante 
diferença e seu comportamento ao serem comprimidos. 
-Obter o gráfico carga v.s. deformação, analisar o comportamento e calcular a 
anergia total absorvida de uma garrafa pet de 500ml tampada em compressão. 
 
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. 
 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 2mm/min para o corpo de prova, 20 mm/min para a garrafa 
pet e 10 mm/min para os tubos. 
 
2.1-Aluminio (corpo de prova) 
 Foi confeccionado para o ensaio um Corpo de Prova (CP) cilíndrico a 
partir de uma liga de alumínio desconhecida. Em seguida foi caracterizado seu 
diâmetro médio e comprimento utilizando um paquímetro. A figura 2 demonstra o 
esquema do corpo de prova. 
 
 
 Figura 2: Corpo de prova de alumínio ao início do ensaio 
 
 Fonte: vídeo fornecido pelo professor. 
 
Para a fixação na máquina de ensaios bastou repousar o cilindro de alumínio 
na vertical sobre as mesas que foram acopladas a máquina de ensaios. Com este 
procedimento completo foi iniciado o teste com velocidade 2 mm/min até que o 
corpo de prova apresentou 35,03% de deformação longitudinal. Então com os dados 
de carga de tensão e deformação obteve-se a tabela 1 e o gráfico de tensão contra 
deformação (figura 3). 
Tabela 1: Informações corpo de alumínio 
Comprimento inicial (𝐿0) 21,29 mm 
Comprimento Final (𝐿𝑓) 13,83 mm 
Diâmetro (𝐷) 9,42 mm 
𝐿0/𝐷 2,26 
Área 69,6934 mm² 
Módulo de elasticidade 21,248 GPa 
Limite de escoamento 320,116 MPa 
Resiliência 241139,1885 J/m³ 
Tensão máxima aplicada 620,718 MPa 
Tenacidade 36293908,37 J/m³ 
 
 
 Observa-se que os valores da tensão de escoamento e modulo de 
elasticidade divergem muito dos valores esperados encontrados na literatura 
(quadro 1). 
Isso se deve a relação entre comprimento e diâmetro ser muito pequena 
segundo a norma ASTM E-9, que diz que corpos de prova cuja relação “𝐿0/𝐷” 
seja inferior a 2,0 são considerados pequenos, e grandes quando “𝐿0/𝐷 > 8,0”. 
Valores intermediários são considerados médios. 
O módulo de elasticidade somente pode ser determinado em corpos de 
prova grandes (𝐿0/𝐷 > 8,0). Para ensaios de compressão. A tensão de 
escoamento foi calculada do modo convencional: a tensão correspondente a 0,2% 
da deformação permanente. 
Quadro 1: Comparação entre as variações do metal 
 
 
 
 
 
 
 
 
Fonte: https://www.imperiodosmetais.com.br/ficha-tecnica 
 
 
 Figura 3: Gráfico tensão v.s. deformação do alumínio em compressão 
 
O Gráfico da figura 3 difere do obtido na tração do alumínio em forma por não 
apresentar queda de tensão e também por sofrer tensões muito maiores. 
0
100
200
300
400
500
600
700
0 0,05 0,1 0,15 0,2 0,25 0,3 0,35 0,4
T
e
n
s
ã
o
 (
M
P
a
)
Deformação relativa
Ensaio de compressão em aluminio
Material Limite de 
escoamento 
(MPA) 
Limite de 
resistência (MPA) 
Módulo de 
elasticidade 
(GPa) 
Corpo de prova 320,116 n/a 21,248 
Alumínio 1100 90 - 115 90 - 142 64 - 69 
Alumínio 5052 H32 160 215 - 265 71 - 74 
Alumínio 6101 172 200 70 
https://www.imperiodosmetais.com.br/ficha-tecnica
Figura 4: Encurtamento e aumento do diâmetro do CP. 
 
Fonte: Vídeo fornecido pelo professor. 
Dessa forma com as informações obtidas sobre o corpo de prova pode se 
apenas afirmar que se trata de uma liga dúctil devido a grande deformação sofrida. 
Sobre o teste de compressão, no entanto pôde-se observar que as cargas 
envolvidas são em geral muito maiores que em testes de tração. 
2.2-Tubos de PVC (estruturas) 
Também foram realizados testes com objetivo de comparar dois tubos de 
PVC de diferentes fabricantes. Para isso foram cortadas uma seção de cada 
variante com as mesmas dimensões, que então foram medidas com o auxílio de um 
paquímetro para a obtenção de suas médias (quadro 2). A figura 5 demonstra o 
esquema do ensaio. 
 Figura 5: Tubo 1 (esquerda) e tubo 2 (direita) no inicio do ensaio. 
 
 Fonte: Adaptado de vídeo disponibilizado pelo professor. 
 
 Os tubos foram colocados horizontalmente sobre a mesa da maquinas 
como observado nas figuras 5 e 6. Então a parte superior foi abaixada até que 
ambas mesas fizessem contato com o tubo. O ensaio então foi iniciado com 
velocidade de 10 mm/min até que a deformação atingiu aproximadamente 15mm 
(figura 6). 
Figura 6: Tubo 1(esquerda) e tubo 2 (direita) após compressão. 
 
Fonte: adaptado de vídeo disponibilizado pelo professor. 
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 no quadro 2 e o gráfico de seu comportamento em compressão. 
 
 
Quadro 2: Propriedades estruturais dos tubos 
Tubo Comprimento 
(mm) 
Diâmetro 
externo 
(mm) 
Espessura 
da parede 
(mm) 
Modulo de 
resistência 
(N/mm) 
Carga 
Máxima 
(N) 
Deformação 
absoluta 
(mm) 
1 53,008 32,196 2,261 287,16 1059,6 15,2087 
2 53,008 32,096 2,145 271,79 962,4 15,146 
Figura 7: Gráfico comparativo de carga v.s. deformação dos tubos. 
 
 
O gráfico (figura 7) permite visualizar claramente as informações no quadro 
2. Um ponto interessante é que até por volta de 220N o tubo 2 que apesentou menor 
rigidez e resistência máxima foi marginalmente menos deformado para uma dada 
carga. 
O tubo 2 então apresentou rigidez 5,35% menor e resistiu a uma carga 
9,17% mais baixa também. Ou seja, a diferença apresentada é pequena e varia 
acompanhando a espessura ligeiramente menos da parede do tubo 2, conforme o 
esperado de um produto que é construído para atender um conjunto de 
especificações pré-determinadas. 
2.3-Garrafa (estrutura). 
 O ensaio foi realizado utilizado uma garrafa PET de 500ml da marca 
Crystal que foi colocada sobre o apoio da máquina de ensaios tampada buscando 
observar o comportamento da garrafa e obter gráfico carga – deformação com o 
aumento da pressão interna. 
 Agarrafa foi colocada sobre suporte da máquina de ensaios e então foi 
baixada a mesa superior da máquina (figura 8). Foi utilizada a velocidade de 20 
milímetros por minuto, mantida até o fim do teste. 
 
0
200
400
600
800
1000
1200
0 2 4 6 8 10 12 14 16
C
a
rg
a
 (
N
)
Deformação (mm)
Carga-Deformação
Tubo 1 Tubo 2
Figura 8: Esquema da garrafa no teste de compressão. 
 
Fonte: Vídeo disponibilizado pelo professor. 
 
O ensaio continuou até a que a garrafa sofre apresentou dobras e a 
deformação absoluta atingiu 16,6187 milímetros, então foram coletados os dados de 
deformação, carga máxima, modulo de resistência e energia absorvida (tabela 2). 
 
Tabela 2: Propriedades estruturais da garrafa. 
Deformação absoluta 16,6187 mm 
Módulo de resistência 101,91 N/mm 
Carga máxima aplicada 220 N 
Energia absorvida 1886,00744 N*mm 
 
Com a deformação absoluta e carga aplicada foi criado também o gráfico 
abaixo (figura 9). Contendo as curvas das duas estruturas. 
Figura 9: Gráfico de carga v.s. deformação. 
 
 
Nota-se que a deformação inicialmente segue de forma bem linear até uma 
queda brusca quando há a dobra na garrafa (figura 10), então antes de enfraquecer 
novamente há um aumento na resistência possivelmente devido à pressão interna. 
0
50
100
150
200
250
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18
C
a
rg
a
 (
N
)
Deformação (mm)
Compressão na garrafa
Figura 10: Amassamento da garrafa 
 
Fonte: Vídeo disponibilizado pelo professor. 
 
5-CONCLUSÕES 
 De maneira geral, pode-se afirmar que os resultados dos ensaios 
conduzidos foram satisfatórios, no caso do corpo de prova para a comparação com 
a literatura ainda é necessário um teste feito conforme as normas, mesmo assim o 
ensaio foi proveitoso à medida que foi possível calcular as propriedades propostas e 
observar o comportamento do alumínio e compressão. 
 Os testes com estruturas diferem dos corpos de prova tradicionais por 
ter mais valor quando usados para comparação ou confirmação das especificações 
fornecidas, para os testes com os tubos pode se observar que apesar de o tubo 1 ter 
maior resistência e rigidez os dois tem a mesma construção e utilizam materiais 
muito semelhantes portanto a variação foi pequena.