ATPS - ReMa I

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ANHANGUERA EDUCACIONAL S.A. 
Faculdade Anhanguera de ########### 
Curso de Engenharia Mecânica 
 
 
 
 
 
 
 
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Ensaio de Tração 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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Trabalho para a disciplina de 
Resistencia de Materiais I, da 
Professor (a) ######### do Curso de 
Engenharia Mecânica da Faculdade 
 Anhanguera de ########, ##########. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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Sumario 
 
 
 
Introdução ............................................................... 4 
Referencial Teórico ................................................ 5 
Diagrama Tensão x Deformação ........................... 6 
Equipamento para Ensaio de Tração ................... 13 
Corpos de Prova ..................................................... 15 
Bibliografia .............................................................. 18 
 
 
 
 
 
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INTRODUÇÃO 
Em um ensaio de tração, um corpo de prova ou provete é submetido a um 
esforço que tende a alongá-lo ou esticá-lo até à ruptura, ou seja, consiste em aplicar 
uma força uniaxial no material. Os corpos de prova na maioria das vezes são 
circulares podendo também ser retangulares, o ensaio é realizado num corpo de 
prova de formas e dimensões padronizadas, para que os resultados obtidos possam 
ser comparados ou, se necessário, reproduzidos. O corpo de prova é fixado numa 
máquina de ensaios que aplica esforços crescentes na sua direção axial, sendo 
medidas as deformações correspondentes. Os esforços ou cargas são mensurados 
na própria máquina, e, normalmente, o ensaio ocorre até a ruptura do material. 
Trata-se de um ensaio amplamente utilizado na indústria de componentes 
mecânicos, devido às vantagens de fornecer dados quantitativos das características 
mecânicas dos materiais. 
 
 
 
 
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REFERENCIAL TEÓRICO 
Com esse tipo de ensaio, pode-se afirmar que praticamente as deformações 
promovidas no material são uniformemente distribuídas em todo o seu corpo, pelo 
menos até ser atingida uma carga máxima próxima do final do ensaio e, como é 
possível fazer com que a carga cresça numa velocidade razoavelmente lenta 
durante todo o teste, o ensaio de tração permite medir satisfatoriamente a 
resistência do material. A uniformidade da deformação permite ainda obter medições 
para a variação dessa deformação em função da tensão aplicada. Essa variação, 
extremamente útil para o engenheiro, é determinada pelo traçado da curva tensão-
deformação a qual pode ser obtida diretamente pela máquina ou por pontos. A 
uniformidade termina no momento em que é atingida a carga máxima suportada pelo 
material, quando começa a aparecer o fenômeno da estricção ou da diminuição da 
secção do provete, no caso de matérias com certa ductilidade. A ruptura sempre se 
dá na região mais estreita do material, a menos que um defeito interno no material, 
fora dessa região, promova a ruptura do mesmo, o que raramente acontece. 
A precisão de um ensaio de tração depende, evidentemente, da precisão 
dos aparelhos de medida que se dispõe. Com pequenas deformações, pode-se 
conseguir uma precisão maior na avaliação da tensão ao invés de detectar grandes 
variações de deformação, causando maior imprecisão da avaliação da tensão. 
Mesmo no início do ensaio, se esse não for bem conduzido, grandes erros podem 
ser cometidos, como por exemplo, se o provete não estiver bem alinhado, os 
esforços assimétricos que aparecerão levarão a falsas leituras das deformações 
para uma mesma carga aplicada. Deve-se, portanto centrar bem o corpo-de-prova 
na máquina para que a carga seja efetivamente aplicada na direção do seu eixo 
longitudinal. 
 
 
 
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DIAGRAMA TENSÃO X DEFORMAÇÃO 
Diagrama Tensão (s) x Deformação (e), mostra uma relação entre estas 
duas grandezas através de uma linha definida em um gráfico x/y, onde o eixo x 
representa as deformações e o eixo y representa as tensões. 
A obtenção do diagrama tensão x deformação deve ser realizada para os 
diferentes tipos de material podendo ser feita através de um ensaio de tração. 
 
Realização do ensaio de tração 
1. Toma-se uma barra circular de material homogêneo, com uma determinada seção 
transversal A0. Sobre esta barra, marcam-se dois pontos distantes L0 um do outro. 
 
2. Submete-se esta barra a uma força normal 𝑁 que aumenta gradativamente. 
3. Para cada valor de 𝑁, calcula-se um 𝑑𝐿𝑃 = 𝐿 − 𝐿0. 
4. Para cada valor de 𝑁, medem-se as modificações no diâmetro. 
 
5. Para cada valor de 𝑁, calcula-se a tensão 𝑠 = 𝑁 𝐴0⁄ , ou seja, à medida que se 
altera o valor da carga aplicada, altera-se o valor da tensão. 
6. Para cada valor de 𝑁, calcula-se a deformação específica 𝑒 = 𝑑𝐿𝑃 𝐿0⁄ . 
Ensaio de Tração após da 
Aplicação da Carga 
 
Ensaio de Tração antes da 
Aplicação da Carga 
 
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7. Marcam-se em gráfico os valores de 𝒔 x 𝒆, obtendo-se então o diagrama tensão x 
deformação. 
 
A partir da relação entre tensão e deformação obtida com o ensaio anterior, 
podem-se definir dois tipos de materiais: materiais dúcteis, e materiais frágeis. 
 
 Materiais dúcteis (aço estrutural e outros metais) 
Diagrama tensão x deformação 
 
 
Fases de evolução do diagrama 
1. Aumento lento do comprimento (pequena deformação), diretamente proporcional 
a uma grande carga aplicada (trecho reto da origem até a tensão de escoamento 
𝜎𝑒), com grande coeficiente angular (reta "quase" na vertical). 
2. Longa deformação com pouco aumento da carga aplicada, ou seja, pequena 
variação da tensão (escoamento). 
3. Aumento da deformação proporcional ao aumento da carga aplicada, ou seja, da 
tensão. Este aumento ocorre até que a carga aplicada atinja um valor máximo, ou, 
uma tensão última 𝜎𝑢 (recuperação). 
4. Diminuição do diâmetro do corpo (estricção). Uma diminuição da carga aplicada é 
suficiente para manter a deformação até a ruptura. (𝜎𝑅: tensão de ruptura, 𝜀𝑅: 
deformação de ruptura). 
 
𝜎(𝑠): tensão 
𝜎𝑢(𝑠𝑢): tensão última (máxima tensão que se atinge) 
𝜎𝑅(𝑠𝑅): tensão de ruptura (tensão que se atingida 
provoca a ruptura do material) 
𝜎𝑒(𝑠𝑒): tensão de escoamento 
 
𝜀(𝑒): deformação 
𝜀𝑅(𝑒𝑅): deformação de ruptura (deformação que, se 
atingida, provoca a ruptura do material) 
 
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 Materiais frágeis (ferro fundido, vidro, pedra...) 
Diagrama tensão x deformação 
 
 
Fases da evolução do diagrama 
1. Aumento da deformação proporcional ao aumento da carga aplicada até que se 
atinja a deformação de ruptura 𝜀𝑅, que corresponde à tensão de ruptura 𝜎𝑅, que, é 
igual à tensão última 𝜎𝑢. 
 
Propriedades mecânicas 
O diagrama tensão deformação permite caracterizar diversas propriedades 
do material, que se defini a seguir. 
 
 Limite de proporcionalidade 
Muito próximo a P, existe um ponto na curva tensão-deformação, ao qual 
corresponde o limite de elasticidade; ele representa a tensão máxima que pode ser 
aplicada à barra sem que apareçam deformações residuais, ou permanentes, após a 
retirada integral da carga externa. Para muitos materiais os valores dos limites de 
elasticidade e proporcionalidade são praticamente iguais e esses termos são então 
empregados como sinônimos. Nos casos em que eles são diferentes, em geral o 
limite de elasticidade é maior do que o de proporcionalidade. 
 
𝜎(𝑠): tensão 
𝜎𝑢(𝑠𝑢): tensão última (máxima tensão que se atinge) 
𝜎𝑅(𝑠𝑅): tensãode ruptura (tensão que se atingida 
provoca a ruptura do material) 
 
𝜀(𝑒): deformação 
𝜀𝑅(𝑒𝑅): deformação de ruptura (deformação que, se 
atingida, provoca a ruptura do material) 
 
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 Região elástica 
O trecho da curva tensão-deformação, compreendido entre a origem e o 
limite de proporcionalidade. 
 
 Região plástica 
Chama-se região plástica o trecho do diagrama compreendido entre o limite 
de proporcionalidade e o ponto correspondente à ruptura do material. 
 
 Limite de escoamento 
A tensão corresponde ao ponto Y tem o nome de limite de escoamento. A 
partir deste ponto aumentam as deformações sem que se altere, praticamente, o 
valor da tensão. Quando se atinge o limite de escoamento, diz-se que o material 
passa a escoar-se. Alguns materiais apresentam dois pontos para os quais 
aumentam as deformações sobtensão constante. Esses pontos, em geral muito 
próximos um do outro, recebem os nomes de limites de escoamento superior e 
inferior. 
 
 Limite de resistência ou resistência à tração 
A tensão correspondente ao ponto B recebe o nome de limite de ruptura; é a 
que corresponde à ruptura do corpo de prova. 
 
 Módulo de resiliência 
É a energia que o corpo armazena, por unidade de volume, quando a partir 
de zero, se eleva o valor da tensão até o limite de proporcionalidade. Seu valor pode 
ser obtido calculando-se a área hachura da na fig.1a, é evidente que a dimensão do 
módulo de resiliência é a de um trabalho. Assim, a resiliência de um material e a 
capacidade de absorver energia na região elástica. 
 
 Módulo de tenacidade 
É energia que o corpo armazena, por unidade de volume, quando, a partir de 
zero, se eleva o valor da tensão até o limite de ruptura. Seu valor pode ser obtido, no 
diagrama tensão-deformação, com cálculo da área limitada pela curva, os eixos 
 
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coordenados e a ordenada correspondente ao ponto de ruptura. A tenacidade de um 
material é a capacidade de absorver energia na região plástica. 
 
 Redução percentual de área 
A relação em percentagem, entre a diminuição da área da secção 
transversal (relativamente à área inicial), por ocasião da ruptura, e a área inicial, 
recebe o nome de redução percentual da área da secção transversal. Observa-se 
que a tração axial, ou tração simples, a área da secção transversal diminui, mas nos 
cálculos de 𝛿 introduz-se, sempre, a área original. Por esse motivo é que a curva 
tensão-deformação tem o aspecto indicado na fig.1a. Quanto mais crescem as 
deformações, mais importante é considerar os valores correspondentes da área da 
seção transversal (que diminui) e, se levar isso em conta, obtém-se um diagrama 
real, em lugar do convencional. Esse diagrama tem o aspecto da curva que se 
representa, em verde, na fig.1a. 
 
 Alongamento percentual 
Exprime-se, em porcentagem, o acréscimo de comprimento (de referência), 
depois da ruptura, em relação ao comprimento inicial, tem-se o alongamento 
percentual. Quer a redução percentual da área, quer o alongamento percentual, 
servem para caracterizar, também, a ductilidade do material. 
 
 Tensão admissível 
As propriedades mecânicas, relativa à resistência, permite que se fixe a 
tensão admissível do material. Todas as tensões admissíveis estão na região 
elástica. Obtém-se essa tensão dividindo-se ou o limite de escoamento ou o limite 
de resistência por um número, maior que a unidade, denominado coeficiente de 
segurança. A fixação do coeficiente de segurança é feita nas normas de cálculo e, 
algumas vezes, pelo próprio calculista, baseado em experiências e de acordo com o 
seu critério. 
 
 
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 Endurecimento de deformação 
Se um material dúctil pode ser tensionado consideravelmente além do limite 
de escoamento, sem ruptura, dizemos que endurece sob deformação. Isto se 
verifica para metais estruturais. A curva tensão-deformação de um material frágil, 
isto é, não linear, como se indica na fig.1b, caracteriza diversas outras propriedades, 
que se distinguem daquelas que correspondem ao diagrama linear e que a seguir se 
define. 
 
 Limite de escoamento 
Denomina-se, agora, limite de escoamento a tensão que corresponde a uma 
deformação permanente, pré-fixada, depois do descarregamento do corpo de prova. 
Essa deformação permanente é, às vezes, em 0,0035𝑐𝑚/𝑐𝑚. Esses valores são 
arbitrários, mas, em geral, fixados nas especificações. Na fig.1b fixou-se a 
deformação permanente 𝜀1; para determinar o limite de escoamento, traça-se a reta 
𝑂′𝑌 paralela á tangente à curva que passa pela origem. Sua intersecção, com a 
curva, determina o ponto Y que corresponde ao limite de escoamento procurado. 
 
 Módulo tangente 
A tangente trigonométrica, do ângulo de a tangente a curva tensão-
deformação, na origem, forma com o eixo dos 𝜀, recebe o nome de módulo tangente. 
 
 
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EQUIPAMENTO PARA ENSAIO DE TRAÇÃO 
O ensaio de tração geralmente é realizado na máquina universal, que tem 
este nome porque se presta à realização de diversos tipos de ensaios. 
A ilustração a seguir, mostra os componentes básicos de uma máquina 
universal de ensaios. 
 
Fixa-se o corpo de prova na máquina por suas extremidades, numa posição 
que permite ao equipamento aplicar-lhe uma força axial para fora, de modo a 
aumentar seu comprimento. A máquina de tração é hidráulica, movida pela pressão 
de óleo, e está ligada a um dinamômetro (equipamento utilizado para medir forças), 
que por sua vez mede a força aplicada ao corpo de prova. 
A máquina de ensaio possui um registrador gráfico que vai traçando o 
diagrama de força e deformação, em papel milimetrado, à medida que o ensaio é 
realizado. 
 
 
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Normas técnicas voltadas para ensaios de tração 
Quando se trata de realizar ensaios mecânicos, as normas mais utilizadas 
são as referentes à especificação de materiais e ao método de ensaio. Um método 
descreve o correto procedimento para se efetuar um determinado ensaio mecânico. 
Desse modo, seguindo-se sempre o mesmo método, os resultados obtidos para um 
mesmo material são semelhantes e reprodutíveis onde quer que o ensaio seja 
executado. 
As normas técnicas mais utilizadas pelos laboratórios de ensaios provêm 
das seguintes instituições: 
ABNT - Associação Brasileira de Normas Técnicas 
ASTM - American Society for Testing and Materials 
DIN - Deutsches Institut für Normung 
AFNOR - Association Française de Normalisation 
BSI - British Standards Institution 
ASME - American Society of Mechanical Engineer 
ISO - International Organization for Standardization 
JIS - Japanese Industrial Standards 
SAE - Sociey of Automotive Engineers 
COPANT - Comissão Pan-Americana de Normas Técnicas 
 
Além dessas, são também utilizadas normas particulares de indústrias ou 
companhias governamentais. 
 
 
 
 
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CORPOS DE PROVA 
O ensaio de tração é feito em corpos de prova com características 
especificadas de acordo com normas técnicas. Suas dimensões devem ser 
adequadas à capacidade da máquina de ensaio. 
Normalmente utilizam-se corpos de prova de seção circular ou de seção 
retangular, dependendo da forma e tamanho do produto acabado do qual foram 
retirados, como mostram as ilustrações a seguir. 
 
A parte útil do corpo de prova, identificada no desenho anterior por Lo, é a 
região onde são feitas as medidas das propriedades mecânicas do material. 
As cabeças são as regiões extremas, que servem para fixar o corpo de 
prova à máquina de modo que a força de tração atuante seja axial. Devem ter seção 
maior do que a parte útil para que a ruptura do corpo de prova não ocorra nelas. 
Suas dimensõese formas dependem do tipo de fixação à máquina. 
Os tipos de fixação mais comuns são: 
 
Entre as cabeças e a parte útil há um raio de concordância para evitar que a 
ruptura ocorra fora da parte útil do corpo de prova (Lo). 
 
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Segundo a ABNT, o comprimento da parte útil dos corpos de prova utilizados 
nos ensaios de tração deve corresponder a 5 vezes o diâmetro da seção da parte 
útil. 
Por acordo internacional, sempre que possível um corpo de prova deve ter 
10mm de diâmetro e 50mm de comprimento inicial. Não sendo possível a retirada de 
um corpo de prova deste tipo, deve-se adotar um corpo com dimensões 
proporcionais a essas. 
Corpos de prova com seção retangular são geralmente retirados de placas, 
chapas ou lâminas. Suas dimensões e tolerâncias de usinagem são normalizadas 
pela ISO/R377 enquanto não existir norma brasileira correspondente. A norma 
brasileira (BR 6152, dez./1980) somente indica que os corpos de prova devem 
apresentar bom acabamento de superfície e ausência de trincas. 
Em materiais soldados, podem ser retirados corpos de prova com a solda no 
meio ou no sentido longitudinal da solda, como você pode observar nas figuras a 
seguir. 
 
Os ensaios dos corpos de prova soldados normalmente determinam apenas 
o limite de resistência à tração. Isso porque, ao efetuar o ensaio de tração de um 
corpo de prova com solda, tencionam-se simultaneamente dois materiais de 
propriedades diferentes (metal de base e metal de solda). Os valores obtidos no 
ensaio não representam as propriedades nem de um nem de outro material, pois 
umas são afetadas pelas outras. O limite de resistência à tração também é afetado 
por esta interação, mas é determinado mesmo assim para finalidades práticas. 
 
Preparação do corpo de prova para o ensaio de tração 
O primeiro procedimento consiste em identificar o material do corpo de 
prova. Corpos de prova podem ser obtidos a partir da matéria-prima ou de partes 
específicas do produto acabado. 
Depois, deve-se medir o diâmetro do corpo de prova em dois pontos no 
comprimento da parte útil, utilizando um micrômetro, e calcular a média. 
 
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Por fim, deve-se riscar o corpo de prova, isto é, traçar as divisões no 
comprimento útil. Num corpo de prova de 50 mm de comprimento, as marcações 
devem ser feitas de 5 em 5 milímetros. Assim preparado, o corpo de prova estará 
pronto para ser fixado à máquina de ensaio. 
 
 
 
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BIBLIOGRAFIA 
http://pt.wikipedia.org/wiki/Ensaio_de_tra%C3%A7%C3%A3o 
http://www.infoescola.com/fisica/ensaio-de-tracao/ 
http://www.telecurso.org.br/profissionalizante-ensaio-de-materiais/ 
http://www.youtube.com/watch?feature=player_embedded&v=sKBOdB0x4gk 
http://jorgeteofilo.files.wordpress.com/2010/08/epm-apostila-capitulo09-
ensaios-mod1.pdf 
CALLISTER W.D. “Ciência e Engenharia dos Materiais: Uma Introdução” – 
L.T.C. Editoras. 
GARCIA A. “Ensaio dos materiais” – L.T.C. Editora.