Ensaios mecânicos destrutivos

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Ensaios mecânicos destrutivos
Prof. Julio Cesar José Rodrigues Junior
Descrição
Discussão de alguns ensaios mecânicos destrutivos como os de compressão, de fluência, de
estampabilidade, de dobramento e de flexão, bem como suas aplicações, limitações, vantagens e
desvantagens. Apresentação das principais propriedades mecânicas determinadas por esses ensaios.
Propósito
Os ensaios mecânicos destrutivos são amplamente utilizados na engenharia, para controle de qualidade da
produção e para determinação de parâmetros mecânicos úteis no dimensionamento de projetos. A partir da
apresentação das técnicas de execução, das vantagens e das limitações, os futuros engenheiros terão
domínio sobre esses ensaios, importantes para exercerem suas atividades, apoiados em ferramentas
amplamente utilizadas na engenharia.
Objetivos
Módulo 1
Ensaios de dobramento e de �exão
Descrever ensaios de dobramento e de flexão.
Módulo 2
Ensaios de estampabilidade
Descrever o ensaio de estampabilidade.
Módulo 3
O ensaio por �uência
Empregar o ensaio por fluência.
Módulo 4
Ensaio de compressão
Descrever o ensaio de compressão.

Introdução
Confira um breve resumo dos principais conceitos sobre ensaios mecânicos destrutivos que serão
abordados neste conteúdo.
1 - Ensaios de dobramento e de �exão
Ao �nal deste módulo, você será capaz de descrever ensaios de
dobramento e de �exão.
Vamos começar!
Apresentação dos ensaios de
dobramento e de �exão
Assista ao vídeo a seguir para conhecer os principais pontos que serão abordados neste módulo.
Aspectos gerais dos ensaios de
dobramento e �exão
Os ensaios mecânicos e destrutivos de dobramento e flexão são, via de regra, aplicados em duas classes:
Materiais dúcteis - dobramento
O alumínio, o cobre, os aços baixo carbono etc.
Materiais frágeis - �exão
Os aços alto carbono, as ligas metálicas, os metais refratários e os cerâmicos.
A imagem seguinte apresenta, de maneira esquemática, um aparato experimental que pode ser utilizado no
ensaio de dobramento.

Ensaio de dobramento – etapas
Observe, na imagem anterior, as etapas do ensaio de dobramento, culminando com o corpo de prova, em
forma de chapa ou de tira, deformado plasticamente, sem ocorrência da fratura.
A imagem a seguir apresenta um esquema possível para o ensaio por flexão, o de três pontos. Dois desses
pontos são os apoios e, o terceiro ponto é a aplicação da carga concentrada. Observe ainda que os corpos
de prova (CP) podem apresentar seções retas retangulares ou circulares.
Ensaio de flexão três pontos
Diferentemente de outros ensaios mecânicos, como o de tração, o de fadiga etc., o ensaio de dobramento
não quantifica propriedades mecânicas. É um ensaio qualitativo que se destaca pela facilidade de
execução.
Resumidamente, o ensaio de dobramento consiste em dobrar um corpo de prova (CP) de eixo retilíneo e
seção retangular ou circular, bi apoiado. Para tanto, uma força é aplicada ao CP, por meio de um cutelo. Ao
final, é realizada uma inspeção visual, à vista desarmada, na região tracionada para a verificação de trincas,
fissuras etc. No caso de ausência dos defeitos citados, o material terá passado no ensaio. Existem algumas
variações para o ensaio de dobramento que serão estudados ao longo do conteúdo.
No ensaio de flexão de três pontos, mostrado na imagem anterior, uma força gradualmente crescente é
aplicada no ponto médio do comprimento L do corpo de provas (de seção retangular ou circular) que se
encontra bi apoiado até que ocorra a sua fratura. Assim, é possível determinar a resistência à flexão. Note
que, durante o ensaio, o CP é flexionado, tal que as fibras superiores estejam sob tensões compressivas e,
as inferiores, sob tensões trativas.
Comportamento dos materiais
A ductilidade é uma propriedade mecânica que quantifica o grau de deformação plástica de um material até
a ruptura. Duas maneiras são usuais para a sua determinação:
O cálculo percentual do alongamento dos corpos de prova;
A determinação percentual da redução de área da seção reta do CP.
A seguir, veja as duas expressões utilizadas:
A partir da propriedade mecânica ductilidade, é possível fazer uma divisão didática entre os materiais:
Dúcteis
Os materiais sofrem deformação plástica apreciável antes de fraturar. O cobre é um exemplo de material
com alta ductilidade.
Frágeis
Os materiais sofrem pouca ou mesmo nenhuma deformação plástica antes da fratura. Um exemplo é ferro
fundido branco.
O ensaio de tração tem como output a curva tensão versus deformação, que auxilia na visualização de
materiais frágeis e dúcteis. Observe a imagem com os gráficos tensão versus deformação para materiais
frágeis e dúcteis.
% alongamento  = Lfinal −Linicial Linicial  × 100
% área  = Ainicial −Afinal Ainicial  × 100
Materiais frágeis e dúcteis
Com a análise qualitativa dos gráficos de materiais frágeis e dúcteis, é possível perceber que o material
frágil tem baixa deformação plástica, enquanto no material dúctil, a deformação é apreciável. Segundo
Callister e Rethwisch (2012), os materiais frágeis são os que apresentam deformação plástica, antes da
fratura, inferior a 5%.
Atenção!
Materiais frágeis, em geral, apresentam elevada dureza.
Ensaio de dobramento
É um ensaio destrutivo qualitativo com aplicação para a análise de materiais dúcteis retos conformados.
São exemplos de utilização deste ensaio na indústria de produção de:
calhas;
tubos;
tambores etc.
A imagem seguinte apresenta, em detalhes, o dobramento de uma tira. Observe a série de parâmetros
geométricos.
Esboço do dobramento de uma tira
Ratificando, ao final do ensaio de dobramento, uma análise visual é realizada para detecção de eventuais
trincas ou fissuras. Ocorrendo tais defeitos, o material não estará aprovado. A imagem seguinte apresenta
um esquema para o ensaio apoiado em dois pontos, sob a ação de um cutelo.
Ensaio de dobramento e ângulo de dobramento. (a) e (b) esquema do ensaio de dobramento, (c) corpo de prova dobrado até um ângulo 
Ao final do ensaio, sem a ocorrência de fratura do corpo de provas ensaiado, o ângulo é formado, cujos
valores podem ser iguais a 90°, 120° ou 180°. Tanto a geometria do cutelo (diâmetro) como o ângulo ao final
do dobramento ( ) são parâmetros para avaliar a severidade do ensaio. Para diâmetros do cutelo (na
imagem anterior) pequenos, maior é a severidade do ensaio. Em qualquer caso, ao final do ensaio, a região
do CP que sofreu grande deformação plástica (zona tracionada) deve ser avaliada visualmente, conforme
descrito anteriormente.
O ensaio de dobramento para ângulo pode ser realizado em uma etapa única ou em duas etapas.
A imagem a seguir apresenta, esquematicamente, as duas possibilidades.
Ensaio de dobramento para . Duas etapas de dobramento, com diâmetro do cutelo igual a D muito pequeno ou sem cutelo
Dobramentos livre e semiguiado
São duas variações do ensaio de dobramento em que o aparato experimental apresenta nuances
geométricas, bem como restrições mecânicas distintas impostas pelos apoios. Observe, na imagem a
seguir, algumas possibilidades para os dobramentos livre e semiguiado.
α
α
α D
α = 180∘
α = 180∘
Ensaio de dobramento - livre e semiguiado: (a) e (b) Dobramento livre esquemático e (c), (d), (e) e (f) dobramento semiguiado esquemático
No dobramento livre, a força não é aplicada na região de maior dobramento do CP, ou seja, a zona
tracionada. Assim, a força aplicada atua em pontos do corpo de prova sem o dobramento máximo. Observe
as imagens (a) e (b). No caso do dobramento semiguiado, (c), (d), (e) e (f), há um engastamento de uma das
extremidades do CP com aplicação de força em outro ponto, inclusive na extremidade livre.
Dobramentos em barras para a
construção civil
As barras de aço são fundamentais na construção civil, por serem o principal material sujeito a tensões
trativas, comumente utilizadas na armação de pilares, vigas, fundações e lajes. No dia a dia, são
denominadas de “vergalhões”, sendo usual o dobramentodessas barras para as diversas utilizações,
conforme mostra a imagem a seguir.
Dobramento de barra da construção civil
As barras de aço utilizadas na engenharia civil são denominadas de CA (concreto armado) seguida de um
número , ou seja, CA-n, em que o indica a tensão de escoamento em . São comuns as barras
CA-50 e CA-60 que apresentam, portanto, limite ao escoamento de 50 e 60 . Essas barras podem
ser ensaiadas por tração, porém é usual o ensaio de dobramento (barras sem soldas) em que o ângulo é
igual a 180°.
n n kgf/mm2
kgf/mm2
α
Ensaio de dobramento em soldas
Outra possibilidade de aplicação do ensaio de dobramento é em corpos soldados, quantificando-se a
variação percentual do comprimento das fibras externas da região soldada. Ademais, o ensaio de
dobramento é uma etapa utilizada na qualificação de soldadores e na avaliação do processo de soldagem.
Para a avaliação de solda, o método de ensaio é denominado guiado, com ângulo igual a 180° (imagem
sobre ensaio de dobramento para ).
A imagem seguinte apresenta um corpo de provas na forma de tira em que o ensaio é realizado. Note a
expressão para determinar a variação percentual das fibras externas da região soldada (ductilidade).
Ensaio de dobramento para 
Da mesma maneira que os ensaios de dobramento anteriores, a avaliação visual é realizada na região da
solda. Mas, de acordo com Souza (1982), é permitido o aparecimento de trincas ou fissuras nas arestas do
CP, sem reprovar o material no ensaio, bem como fissuras de até 1,5mm nas soldas não são fatores
determinantes para a reprovação.
Atenção!
No ensaio de corpos soldados, a força não é aplicada diretamente sobre a região soldada. Em geral, utiliza-
se um cutelo com geometria própria, conforme apresentado na imagem (a) seguinte, sobre ensaio de
dobramento.
O ensaio de dobramento guiado pode ser dividido em cinco técnicas, como podemos ver na imagem a
seguir.
α
α = 180∘
α = 180∘
Técnicas para o ensaio de dobramento guiado. (a) Corpo de prova para dobramento lateral transversal, (b) corpo de prova para dobramento
transversal de face, (c) corpo de prova para dobramento transversal de raiz, (d) corpo de prova para dobramento longitudinal de face e de raiz.
Vamos conhecer cada uma delas:
Neste dobramento, o eixo longitudinal do cordão de solda é perpendicular ao eixo longitudinal do
corpo de prova a ser ensaiado. No ensaio, o CP é colocado sobre dois roletes e, uma das superfícies
laterais do CP, onde a solda está cortada de topo, ficará convexa.
Neste dobramento, assim como no ensaio do item (a), o eixo longitudinal do cordão de solda forma
um ângulo de 90° com o eixo longitudinal do CP. O ensaio é tal que a superfície do corpo de prova
que contém a face da solda (maior largura da face, oposta à raiz) se torne convexa.
Neste dobramento, a posição relativa dos eixos da solda e do CP é igual aos ensaios descritos em
(a) e (b). A diferença, em relação ao ensaio de dobramento transversal de solda, é que a superfície
que se tornará convexa é a que contém a raiz da solda.
Dobramento lateral transversal 
Dobramento transversal de face 
Dobramento transversal de raiz 
Dobramento longitudinal de face 
Neste dobramento, os eixos da solda e longitudinal do CP são paralelos. Neste ensaio, a superfície
do corpo de prova que contém a face da solda se torna a superfície convexa, após o ensaio.
Neste ensaio, a posição relativa dos eixos da solda e do CP é igual ao da longitudinal de raiz. A
diferença é que a região convexa será, ao final do ensaio, a raiz da solda.
Ensaio de �exão
O ensaio de flexão pode ser considerado um tipo genérico do ensaio de dobramento, no qual os materiais
ensaiados são frágeis, isto é, apresentam pequena ou nenhuma deformação plástica. Cerâmicos, ferros
fundidos, alguns sinterizados, materiais conjugados, madeiras etc. são exemplos de materiais em que o
ensaio é aplicável. Genericamente, o corpo de provas é bi apoiado sobre roletes, que possibilitam a rotação
do CP, e uma força gradualmente crescente é aplicada até a ruptura do corpo ensaiado, determinando-se,
assim, o módulo de ruptura ou resistência à flexão. Observe, na imagem seguinte, uma máquina para o
ensaio de flexão por três pontos. É possível perceber, ainda, os apoios em forma de roletes e a aplicação
pontual da força no ponto médio do comprimento do corpo de provas.
Máquina de ensaio de flexão – três pontos
Tensões atuantes no ensaio de �exão
Dobramento longitudinal de raiz 
Nos ensaios mecânicos de tração, compressão e torção, os corpos de prova ficam submetidos
“exclusivamente”, respectivamente, a tensões normais trativas, normais compressivas e cisalhantes. Já no
ensaio de flexão, as tensões normais e cisalhantes ocorrem simultaneamente. A imagem a seguir
apresenta, de maneira esquemática, a distribuição de tensões normais em uma dada seção do corpo de
prova, durante o ensaio de flexão. Note que existe uma região (superfície) em que a tensão normal é nula.
Distribuição de tensões normais em um corpo sob flexão
Na imagem a seguir, vemos a distribuição de tensões de cisalhamento na região em que seu valor é
máximo. Nas fibras inferiores e superiores, o valor é nulo.
Distribuição de tensões cisalhantes em um corpo sob flexão
Tipos de ensaios de �exão
O ensaio de flexão é conduzido a partir de uma força crescente gradual até a ruptura do CP, tendo como
output o gráfico carga versus flecha (deslocamento vertical). A imagem a seguir apresenta um gráfico para
corpos de prova com diferentes seções transversais.
v
Representação gráfica carga versus flecha – ensaio de flexão.
A partir do ensaio de flexão, algumas propriedades mecânicas do material podem ser determinadas,
destacando-se:
Módulo de ruptura (MOR)
É o valor da tensão que levará o corpo de prova, ensaiado por flexão, a sofrer a fratura total.
Módulo de elasticidade
É o coeficiente de elasticidade do material no regime elástico. Representa a rigidez do material.
Existem três variações para o ensaio por flexão:
Flexão em três pontos
O CP é apoiado sobre dois roletes e uma carga é aplicada no ponto médio do comprimento.
Método de �exão por quatro pontos
A diferença é quanto à aplicação da carga (em dois pontos).
Método engastado
O CP apresenta uma extremidade engastada (impede rotação e deslocamentos horizontal e vertical) e
outra livre, em que se aplica a carga do ensaio.
A imagem a seguir apresenta as três variações do ensaio. Observe a flecha em cada método do ensaio.
Métodos para o ensaio de flexão
Como afirma Souza (1982), as expressões para a determinação do MOR são:
Seção retangular:
Rotacione a tela. 
Seção circular:
Rotacione a tela. 
Onde:
Qmáx – carga máxima aplicada;
L – distância entre os dois apoios;
b – largura;
MOR =
3 ⋅ Qmáx  ⋅ L
2 ⋅ b ⋅ h2
MOR =
2, 546.Qmáx ⋅ L
D3
h – altura;
D – diâmetro.
Falta pouco para atingir seus objetivos.
Vamos praticar alguns conceitos?
Questão 1
(CESGRANRIO - 2012 - BR Distribuidora - Profissional Júnior - Formação Engenharia Mecânica) Em um
Laboratório de Ensaios Mecânicos, deve-se ensaiar um material cerâmico de alta dureza. Os ensaios
disponíveis são o de flexão e o de dobramento. Qual dos dois seria o mais recomendável?
Parabéns! A alternativa C está correta.
Dois ensaios destrutivos são largamente aplicados para avalição de materiais, o de dobramento e o de
flexão. O primeiro é adequado para materiais dúcteis, enquanto o de flexão é apropriado para materiais
frágeis, como os cerâmicos. Em regra, materiais com dureza elevada apresentam comportamento
frágil.
A Dobramento, devido à alta dureza do material.
B Dobramento, para avaliar a tenacidade do material.
C Flexão, devido à alta dureza do material.
D Nenhum dos dois seria recomendado, porque o material possui alta dureza.
E É indiferente, pois ambos darão o mesmo resultado.
Questão 2
(Adaptada - Prova: COPEVE-UFAL - 2016 - Engenheiro Florestal) A Figura representa um esquema do
ensaio de flexão estática da madeira,que consiste, basicamente, na aplicação de uma carga a um
corpo de prova que repousa sobre dois apoios, na metade de seu comprimento, para causar tensões e
deformações mensuráveis até sua ruptura.
Ensaio de flexão em três pontos.
Quais são as tensões sofridas pelo corpo de prova quando submetido ao ensaio de flexão estática,
indicadas numericamente na figura?
Parabéns! A alternativa E está correta.
A 1 – tração / 2 – cisalhamento
B 1 – cisalhamento / 2 – tração
C 1 – tração / 2 – compressão
D 1 – compressão / 2 – cisalhamento
E 1 – compressão / 2 – tração
O corpo de provas bi apoiado no ensaio de flexão começará a sofrer uma deformação, tal que a
concavidade esteja “para cima”. Assim, as fibras na parte superior do CP estarão sob tensões normais
compressivas, enquanto as fibras inferiores estarão sob tensão normal trativa.
2 - Ensaios de estampabilidade
Ao �nal deste módulo, você será capaz de descrever o ensaio de
estampabilidade.
Vamos começar!
Conhecendo os ensaios de
estampabilidade

Assista ao vídeo a seguir para conhecer os principais pontos que serão abordados neste módulo.
Generalidades dos ensaios de fabricação
Na conformação plástica de metais ou processamento por deformação, encontramos várias operações para
a produção de peças, conforme apresentadas na imagem seguinte.
Operações de conformação
Em nosso estudo, vamos focar nas operações de estiramento e de estampagem (embutimento).
Ensaios mecânicos simulativos são realizados para a determinação de aspectos a respeito da
estampabilidade de um metal, sendo os principais:
De Erichsen;
De Olsen;
De Swift;
Nakazima.
Atenção!
Em cada ensaio, predomina a operação de estampagem ou a de estiramento. Conforme afirmam Garcia,
Spim e Santos (2012), no processo de estampagem, são normalmente utilizadas chapas ou fitas de
espessura fina.
Uma das grandes aplicabilidades da conformação se dá na indústria automotiva. Várias peças de um
automóvel são estampadas, como vemos na imagem seguinte.
Estampagem na engenharia.
Estiramento versus estampagem
Os ensaios de fabricação para os processos de estiramento e de estampagem apresentam diferenças em
suas execuções. No caso do estiramento, um blank (corpo de prova metálico) fica preso a uma matriz,
impedindo o seu movimento e, utilizando-se uma punção, a profundidade é atingida às custas da espessura
da chapa. Já no embutimento, o corpo de prova tem liberdade de movimento para dentro da matriz,
mantendo a sua espessura nominal constante. Na prática, os processos de conformação raramente
apresentarão estiramento ou estampagem puros. A imagem seguinte apresenta o ensaio de embutimento
de Erichsen.
Ensaio de Erichsen
A imagem a seguir apresenta a operação de conformação denominada estiramento de uma chapa fina.
Observe que a chapa está sendo estirada sobre o bloco de modelar, pela ação do pistão hidráulico.
Operação de conformação – estiramento
Coe�ciente de encruamento e índice de
anisotropia
A partir da curva tensão versus deformação real, obtida no ensaio de tração, é possível escrever a seguinte
relação matemática:
Rotacione a tela. 
Em que K é o coeficiente de resistência e n o coeficiente de encruamento. Fisicamente, K quantifica a
resistência do material à deformação, e n, de acordo com Souza (1982), é uma característica do material
que fornece a medida da sua capacidade de distribuir a deformação uniformemente (distribuição ao longo
de um volume). De outra forma, valores pequenos de n estão associados à localização do encruamento em
pequenas porções de volume, o que é mais crítico para a fratura do material. Assim, o coeficiente é um
aspecto relevante na estampagem de metais. Para efeito de comparação, os coeficientes de encruamento
do cobre e do aço inoxidável AISI 430 são, respectivamente, 0,540 e 0,229.
As propriedades mecânicas podem ser distintas em diferentes orientações, como ocorre, por exemplo, com
a madeira, em que suas propriedades mecânicas dependem da disposição das suas fibras. Esse fenômeno
é denominado anisotropia. Metais trabalhados mecanicamente por laminação, forjamento, estampagem
etc. apresentam forte textura, implicando sua anisotropia. A anisotropia plástica é quantificada pelo índice
de anisotropia (r ). A tabela sobre valores de r – índice de anisotropia, apresenta alguns valores para r. A
tabela, a seguir, apresenta alguns valores para r.
σreal  = K. ε
n
real 
Material; Índice de anisotropia (r);
Aço normalizado 1,0
Cobre e latão 0,8 – 1,0
Chumbo 0,2
Tabela: Valores de r – índice de anisotropia.
Sérgio Augusto de Souza, 1982, página 60
A conformação mecânica de metais é influenciada pelo coeficiente de encruamento (n ) e pelo índice de
anisotropia (r ), sendo o primeiro uma medida da capacidade de o metal sofrer estiramento e, o segundo,
associa-se à capacidade de estampagem do metal.
Ensaios de estiramento
Em linhas gerais, os ensaios de estiramento são conduzidos a partir de um corpo de prova na forma de uma
chapa metálica de espessura uniforme sobre uma matriz. Por meio da atuação de um punção, é realizado o
carregamento de uma força sobre a chapa, que vai se deformando (“abaulamento”) até que ocorra a
estricção ou a ruptura do copo. Nesse ponto, o ensaio é interrompido e a altura do “copo” é medida. Vamos
agora conhecer alguns ensaios de estiramento típicos e as suas principais características:
Neste ensaio o corpo de prova (blank) a ser deformado é metálico, na forma de tiras e preso em uma
matriz. Um punção com a cabeça esférica aplica uma carga de cerca de 1000kgf. O ensaio é
conduzido até que ocorra a fratura no topo do copo. A altura do copo é medida, em milímetros,
sendo esse valor denominado de índice de Erichsen. Conforme afirma Souza (1982), o ensaio, além
de avaliar a ductilidade do material, é usado para a detecção de rugosidades superficiais, o efeito da
“casca de laranja” (orange peeling) da chapa deformada, devido ao tamanho de grão excessivamente
grande. A imagem a seguir apresenta, de maneira esquemática, o ensaio. Observe o corpo de provas
(blank) preso à matriz da máquina do ensaio e o punção com forma esférica.
Ensaio de Erichsen 
Ensaio de Erichsen e Olsen.
Neste ensaio, de forma similar ao ensaio de estiramento Erichsen, um punção esférico atua
aplicando uma carga num corpo de prova na forma de um disco circular com diâmetro da ordem de
3” (76cm). Como no ensaio anterior, ocorre a interrupção do ensaio quando se inicia a formação de
uma trinca no topo do copo. Outra diferença em relação ao ensaio de Erichsen, além do corpo de
prova, é que o valor da carga final do teste é anotado. Esses dois valores auxiliam na avaliação do
ensaio. Na eventualidade de dois corpos de prova, supostamente do mesmo material, apresentarem
a mesma altura do copo, o material do CP que estiver associado à menor carga, será o que
demandará menor gasto de energia na conformação e, portanto, o escolhido.
Ensaio de Erichsen e Olsen.
Neste ensaio de estiramento, o punção apresenta forma circular e é forrado com borracha,
diminuindo-se o atrito entre o punção e o corpo de provas, durante a execução do ensaio. Da mesma
forma que os dois ensaios anteriores, a altura do copo é medida quando surge a estricção. O ensaio
é repetido para várias chapas (blank) de mesma espessura e diferentes larguras. Observe a imagem
Ensaio de Olsen 
Ensaio de Nakazima 
a seguir em que, esquematicamente, são apresentados o corpo de provas e a forração de borracha
do punção.
Ensaio de Nakazima.
O teste de Bulge é um ensaio de estiramento, sob pressão de óleo, em que o corpo de prova é uma chapa.
Ensaio de estampagem
Nos ensaios de estampagem, os corpos de prova são discos metálicos com espessura uniforme presos à
matriz. A carga é aplicada por meio de um punção, dando a forma e as dimensões finais ao “copo”. Neste
ensaio, a estampabilidade do material é medida pela razão entre os diâmetros do corpo de prova circular
(D0) (blank) e do punção (Dp), ou do diâmetro internodo “copo”. Observe a imagem seguinte em que são
mostrados o blank e o copo, ao final da estampagem.
Estampabilidade: blank e copo
Ensaio de Swift
O ensaio de Swift, também conhecido como o ensaio de estampagem profunda, tem como objetivo
determinar relações geométricas entre o diâmetro do blank (CP metálico em forma de disco) e o diâmetro
do punção utilizado no ensaio. Essa relação, denominada de limite de estampagem, é tal que o diâmetro do
pistão deve ser o de menor valor possível, para que ocorra a estampagem profunda de um disco metálico de
diâmetro máximo. Em termos práticos, vários discos metálicos de diâmetros crescentes são ensaiados em
uma máquina com o mesmo punção. A imagem seguinte apresenta a estampagem profunda em suas fases
inicial e final.
Ensaio de estampagem profunda – Swift. (a) Antes da estampagem e (b) após a estampagem
A imagem a seguir apresenta uma região do copo estampado em que elementos infinitesimais (de (a) a (e))
são escolhidos para o estudo em detalhes, da distribuição de tensões, na estampagem profunda, durante a
execução do ensaio.
Estampabilidade profunda – individualização de infinitésimos para estudo. (a) Elemento na borda do copo durante a estampagem, (b)
Elemento no dobramento superior do copo, (c) Elemento na lateral do copo, (d) Elemento no dobramento inferior do copo e (e) Elemento no
fundo do copo.
A partir das regiões (a), (b), (c), (d) e (e), destacadas na imagem anterior, apresentamos um estudo
simplificado a respeito das deformações e das tensões atuantes. A parte do blank que originará o fundo do
copo terá redução em sua espessura e ficará submetido ao estado plano de tensões, conforme
representação na imagem (e). A parte do corpo de provas que dará origem à região lateral do copo terá
deformação radial. O atrito entre o corpo de provas e o punção deve ser considerado no estudo das tensões
atuantes. A imagem anterior (b) ilustra o elemento de estudo no dobramento superior do copo sob a ação
de tensões trativas e compressivas, quando o material do corpo de provas está “entrando” na matriz. A
análise de tensões é complexa na estampagem final.
Já imagem seguinte apresenta os principais destaques, relacionando esforços compressivos, trativos e
cisalhantes.
Estampabilidade: estudo de deformações e de tensões.
No ensaio de Swift, ou estampagem profunda, existe uma correlação linear entre o limite de estampagem
(razão entre os diâmetros do blank e do copo) e o índice de anisotropia normal , conforme imagem do
gráfico apresentado a seguir.
Correlação linear no ensaio de Swfit
A partir do índice de anisotropia ( ), define-se a anisotropia normal determinada pela seguinte expressão:
Rotacione a tela. 
Em que r0, r45 e r90 são os valores de r para corpos de prova retirados de uma chapa laminada, orientados a
0°, 45° e 90°, respectivamente.
(r̄)
r r̄
r̄ =
r0 + 2 ⋅ r45 + r90
4

Falta pouco para atingir seus objetivos.
Vamos praticar alguns conceitos?
Questão 1
(FGV - 2021 - IMBEL - Engenheiro Mecânico - Reaplicação) O processo de conformação mecânica,
geralmente realizado a frio, pelo qual uma chapa plana é submetida a transformações que a fazem
adquirir uma nova forma geométrica, plana ou oca, é denominada:
Parabéns! A alternativa B está correta.
Os processos de fabricação são amplamente utilizados na engenharia, destacando-se a estampagem, o
forjamento, a trefilação etc. No processo de fabricação denominado estampagem, em linhas gerais, a
chapa tem liberdade de movimento para dentro da matriz, mantendo a sua espessura nominal
constante e tomando a forma da matriz. O ensaio associado é denominado de Swift.
Questão 2
(Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia do Rio Grande do Sul - IFRS Professor do Ensino
Básico, Técnico e Tecnológico – Área: Metalurgia - 2016) O ensaio Nakazima é um teste muito
importante para o estudo da estampabilidade de chapas metálicas.
( ) Utilizam-se várias chapas de mesma altura e espessura, porém com larguras diferentes. Após serem
ensaiadas, obtém-se um gráfico profundidade-estricção.
( ) Utiliza-se um punção oco com o objetivo de identificar-se a ruptura na parte plana da chapa
embutida, avaliando-se a presença do atrito.
( ) Utiliza-se um punção circular forrado com borracha para atuar como lubrificante e mede-se a
profundidade do copo no momento em que se dá o início da estricção localizada no topo do copo.
A fundição.
B estampagem.
C forjamento.
D extrusão.
E traçagem.
Analise as afirmativas identificando com um “V” quais são VERDADEIRAS e com um “F” quais são
FALSAS. Depois assinale a alternativa que apresenta a sequência correta, de cima para baixo.
Parabéns! A alternativa C está correta.
Os ensaios típicos de estiramento são: de Erichsen, de Olsen, de Nakazima e de Bulge. Em linhas gerais,
o ensaio de Nakazima apresenta um punção na forma circular forrado com borracha, diminuindo-se o
atrito durante a execução do ensaio. Nesse ensaio, a altura do copo é medida quando surge a estricção,
tendo como característica o ensaio de várias chapas (blank) de mesma espessura e diferentes larguras.
A V – V – F
B V – V – V
C V – F – V
D F – F – F
E F – V – V
3 - O ensaio por �uência
Ao �nal deste módulo, você será capaz de empregar o ensaio por
�uência.
Vamos começar!
Entendendo o ensaio por �uência
Assista ao vídeo a seguir para conhecer os principais pontos que serão abordados neste módulo.

Fenômeno da �uência
Em vários sistemas utilizados pela engenharia, os materiais são expostos durante a execução do serviço, a
temperaturas altas e a tensões mecânicas constantes. São exemplos típicos: os rotores de turbinas de
motores a jato, as linhas de vapor pressurizadas a temperaturas altas etc. A imagem a seguir ilustra um
motor a jato de avião comercial.
Motor a jato – sujeito ao fenômeno da fluência
A temperatura elevada a que o material fica sujeito potencializa alguns fatores que contribuem para a
deformação plástica do material, como a difusão de átomos, a movimentação de discordâncias e o
escorregamento de planos. A faixa de temperatura em que é possível a ocorrência da fluência é bastante
ampla. De maneira geral, os metais não sofrem fluência quando submetidos a temperaturas menores que
40% da sua temperatura de fusão, na escala Kelvin. A fluência é definida como a deformação plástica,
dependente do tempo, que um material sofre submetido à tensão constante.
Curva típica da �uência
A imagem seguinte ilustra uma curva típica para metais submetidos ao fenômeno de fluência à carga
constante.
Curva de fluência – altas temperaturas e tensão constante
Analisando a imagem anterior, é possível inferir algumas considerações sobre as regiões da curva de
fluência. Inicialmente, note que é uma relação da deformação versus o tempo t. De maneira instantânea,
ocorre a deformação do corpo de prova ensaiado. Na sequência, três fases do fenômeno da fluência são
evidenciadas, culminando com a ruptura do metal: é o tempo total de ruptura (tempo de vida útil). As três
fases recebem nomes particulares, a saber:
Fluência primária
Esta região, também é conhecida como transiente. Perceba que a inclinação da tangente à curva (derivada),
nessa região, é positiva, mas vai reduzindo ao longo do tempo. Assim, reduz com o tempo, na
região primária. A explicação para essa redução é dada pelo encruamento do material.
Fluência secundária
Nesta região, também conhecida como fluência estacionária, a taxa de fluência ( ) é constante,
positiva, o que leva o gráfico, nessa região, a ser o de uma reta crescente. A taxa constante pode ser
explicada pelo equilíbrio de dois estados concorrentes, o do encruamento e o da recuperação do material. O
valor médio da taxa de fluência, nessa fase, é conhecido como taxa mínima de fluência.
Fluência terciária
Nesta fase da fluência, a taxa aumenta, culminando na falha da peça. Ocorre o processo interno de
fatura, no qual os contornos de grão são separados e há formação das trincas (coalescimentoe
crescimento) e dos vazios.
Observe a imagem a seguir, em que é apresentado um gráfico da taxa de deformação da fluência em suas
três fases versus tempo. É o gráfico da primeira derivada da curva de fluência. Na primeira região (I), a taxa
de deformação é positiva, porém decrescente com o tempo. Na segunda região (II), a taxa é
constante e, por isso, é uma reta horizontal. Por último, na região III, a taxa de deformação apresenta
crescimento, levando o corpo à fratura por fluência.
ε
ε̇ = dε
dt
ε̇ = dε
dt
ε̇ = dεdt
ε̇ = dεdt
Taxa de deformação da fluência versus tempo
As variáveis temperatura e tensão aplicada influenciam na curva de fluência. Valores mais elevados
aumentam, por exemplo, a taxa de fluência. Temperaturas inferiores a 40% da temperatura de fusão não
apresentam a fluência terciária. Observe a imagem seguinte.
Curva de fluência – altas temperaturas e tensão constante
Tipos de ensaios de �uência
Como já foi abordado, os ensaios de fluência podem sofrer uma deformação plástica contínua (dependente
do tempo) até a ruptura, quando em temperaturas altas (acima de 40% da temperatura de fusão, em Kelvin)
em serviço, sob tensão constante. É a fluência. Dessa forma, em um projeto, é necessário saber quais as
condições de serviço da peça ou da estrutura, para que o engenheiro possa definir um limite de deformação
plástica por fluência ou a vida útil (tempo).
A partir do estudo matemático da curva de fluência (imagem de curva de fluência altas temperaturas e
tensão constante.), é possível notar que, na fluência primária, a taxa de deformação ) inicia-se alta
e vai diminuindo, até atingir um valor que se mantém constante na fluência secundária. A partir daí, na
fluência terciária, a taxa de deformação é crescente até a ruptura. Dessa simples análise, é possível afirmar
que, na fluência secundária, a taxa de deformação de fluência é mínima (parâmetro importante no ensaio de
fluência).
(ε̇ = dεdt
Conforme afirmam Garcia, Spim e Santos (2012), a taxa de fluência mínima é um
parâmetro importante para o dimensionamento de peças, sob fluência, com vida
útil de longa duração, como as peças de um reator nuclear. Em situações em que a
peça, em condições de fluência, tem vida útil curta, é comum utilizar o tempo para
a ruptura obtido no ensaio de fluência para auxiliar o projeto. É o caso das pás da
turbina de um avião.
O ensaio de fluência é realizado em um corpo de prova (similar ao do ensaio de tração), dentro de um forno,
que simula as condições de temperatura em serviço, e tracionado por uma carga constante, por exemplo,
um peso pendente. A imagem seguinte apresenta um esboço da máquina do ensaio de fluência e a curva
resposta, deformação plástica versus tempo.
Máquina de ensaio de fluência e curva deformação versus tempo
Os ensaios de fluência são divididos em três tipos: o ensaio de fluência convencional, o ensaio de ruptura
por fluência e o ensaio de relaxação. Vamos detalhá-los a seguir.
Ensaio de �uência convencional
Também conhecido como creep test. Neste ensaio, o corpo de prova é mantido em um forno, à temperatura
alta e constante e submetido a um valor de carga constante, durante o tempo de ensaio. Em geral, o ensaio
é conduzido por vários dias, em alguns casos, chegando a um ano. Ao longo da execução do ensaio de
fluência, vai se anotando a deformação plástica sofrida pelo corpo de provas ao longo do tempo. O output
do ensaio é um gráfico deformação versus tempo, a curva de fluência. Quando o ensaio é levado até a
ruptura do corpo de provas, a curva apresenta três regiões características.
Fluência primária ou transitória
Apresenta a velocidade de fluência inicialmente alta, mas vai diminuindo ao longo do tempo.(v = dεdt )
Fluência secundária ou estacionária
Apresenta um gráfico linear em que a velocidade de fluência é constante.
Fluência terciária
Apresenta um aumento rápido na velocidade de fluência até a ruptura do corpo de prova. A carga aplicada
no ensaio pode levar a uma curva de fluência terciária.
Para as aplicações dos materiais nas diversas situações de engenharia, o material é ensaiado diversas
vezes, alterando-se a temperatura e/ou a carga aplicada. A imagem sobre curva de fluência – altas
temperaturas e tensão constante. apresenta uma curva típica do ensaio de fluência com carga constante,
em que os três estágios ocorrem. Por vezes, o ensaio convencional não é conduzido até a ruptura do CP,
interrompendo-se na fase secundária. Neste caso, é feita a extrapolação para estimar a vida útil do material.
A imagem a seguir apresenta o ensaio para um aço-liga com cargas diferentes. No ensaio conduzido com
uma carga de valor baixo, não é perceptível a fluência terciária, nas primeiras 6000 horas de ensaio.
Curva de fluência sem estágio III
Conforme afirma Souza (1982), quando se retira a carga durante o ensaio, a curva de descarregamento tem
o aspecto apresentado na imagem seguinte. É possível perceber a recuperação da deformação elástica no
instante da interrupção do ensaio e a manutenção da deformação plástica, mesmo após algumas horas da
finalização do ensaio. É a deformação permanente.
Curva de fluência – recuperação elástica
O ensaio de fluência pode ser conduzido com tensão constante, em vez de a carga ser constante. Como
ocorre deformação no CP, se alongando, existe diminuição na seção reta que suporta a carga, variando-se,
assim, a tensão atuante. Nesse caso, a curva de fluência é ligeiramente diferente. Observe a imagem
seguinte. A curva tracejada é o aspecto da fluência terciária para ensaio conduzido a carga constante.
Curva de fluência – recuperação elástica
Atenção!
O ensaio de fluência convencional, sem a ruptura do CP, tem deformação por fluência de cerca de 1% e o
principal objetivo é a determinação da resistência à fluência, que é a tensão (a uma temperatura constante,
que produz determinado valor de velocidade mínima de fluência).
De acordo com Dieter (1981), o ensaio de fluência convencional é realizado com valores de tensões baixas,
evitando-se, assim, a fluência terciária. Seu objetivo principal é a determinação precisa da deformação e,
particularmente, a velocidade mínima de fluência que ocorre no segundo estágio ou fluência secundária.
Ensaio de ruptura por �uência
Também conhecido como stress rupture test. Este ensaio é semelhante ao ensaio de fluência convencional,
sendo que sempre ocorre a ruptura do corpo de prova. Assim como no ensaio convencional, a execução da
simulação das condições de trabalho é realizada em um forno e o corpo de prova sob carga constante. Em
tese, o ensaio de fluência demanda muitas horas. Portanto, para o ensaio por ruptura, aumenta-se o valor da
carga para que seja diminuído o tempo total do ensaio, ou seja, até que ocorra a ruptura. Em comparação
com o ensaio convencional, o ensaio de ruptura leva a deformações bem maiores do CP, podendo chegar a
valores de até 50%. Ademais, a velocidade de fluência é bem mais alta que no ensaio convencional. Neste
ensaio, o parâmetro a ser determinado é a resistência à ruptura por fluência, que se refere à tensão aplicada
ao CP, a uma dada temperatura, que produz uma vida útil do componente de 100, 1000 ou 100.000 horas. A
apresentação do ensaio é dada por curvas com aspectos similares ao da imagem a seguir, ou seja, gráficos
que relacionam a tensão e o tempo para ruptura, numa dada temperatura constante.
Curvas do ensaio de ruptura por fluência
Como afirmam Garcia, Spim e Santos (2012), o ensaio de ruptura por fluência é muito utilizado na indústria
aeronáutica, em turbinas a jato. Supondo que essa turbina tenha uma velocidade mínima de fluência de
0,0001%, então, durante 10.000 horas de utilização, a deformação, por fluência será de 1%.
Ensaio de relaxação
É o terceiro tipo de ensaio de fluência, que fornece informações a respeito da redução da tensão (ou da
carga) sobre o corpo de prova quando a deformação e a temperatura do ensaio são mantidas constantes.
Este ensaio é amplamente aplicadoem parafusos e elementos de ligação entre peças mecânicas. Flanges
unidas por parafusos a quente, quando em altas temperaturas de serviço, podem ter a relaxação da tensão,
provocando movimento indesejado na junção. Neste ensaio, a deformação (elástica mais a plástica) é
mantida constante. A deformação por fluência aumenta devido à temperatura. Dessa maneira, para que a
deformação permaneça constante, a deformação elástica deve diminuir, ou seja, a tensão ou a carga devem
diminuir. Daí o nome do ensaio que, em média, dura 1500 horas. A imagem a seguir apresenta curvas de
saídas típicas do ensaio, curvas de relaxação tensão ou carga versus tempo.
Curva do ensaio de fluência de relaxação. (a) Curva de relaxação tensão ou carga versus tempo com variação da temperatura e (b) Curva de
relaxação tensão ou carga versus tempo com variação tensão inicial e temperatura constante
Observe as imagens anteriores (a) e (b). Na primeira, a imagem (a) apresenta a curva de relaxação para
temperaturas distintas e, na segunda, a imagem (b), a temperatura é constante, alterando-se a tensão inicial.
Existem algumas ligas que são resistentes à fluência. Em geral, o módulo de elasticidade e o ponto de fusão
apresentam valores elevados. O molibdênio, o tungstênio e o nióbio, como elementos de liga em aços, em
tese, elevam a resistência à fluência. Outra maneira de aumentar essa resistência é o processo de
fabricação de solidificação direcional, em que o produto apresenta grãos colunares (altamente alongados)
ou monocristalinos. Observe, na imagem seguinte, três palhetas de turbinas utilizadas em condições de
fluência. A primeira, produzida pelo método convencional de fundição, apresenta elevado desgaste após a
utilização. A segunda e a terceira peças apresentam melhor desempenho, sendo a última monocristalina.
Processos de fabricação e resistência à fluência
Falta pouco para atingir seus objetivos.
Vamos praticar alguns conceitos?
Questão 1
CESGRANRIO - 2014 - Petrobras - Engenheiro(a) de Equipamentos Júnior - Inspeção – adaptada)
Fluência é um fenômeno extremamente importante para equipamentos mantidos em temperaturas
elevadas, tais como, por exemplo, caldeiras e turbinas a gás. O principal parâmetro de engenharia
obtido de um ensaio de fluência é a taxa de deformação em regime estacionário que corresponde à
região linear da curva de fluência em função do tempo. O que ocorre com essa taxa de fluência?
A Diminui com o aumento da temperatura e da tensão aplicada.
B Diminui com a redução da temperatura e da tensão aplicada.
C Diminui com o aumento da temperatura e com a diminuição da tensão aplicada.
Parabéns! A alternativa E está correta.
A curva resposta do ensaio de fluência (output) é a curva deformação versus tempo. Em linhas gerais,
essa curva é dividida em três estágios: a fluência primária, em que a taxa de deformação se inicia num
patamar levado e vai diminuindo até a fluência secundária, em que a taxa de deformação, ou velocidade
de fluência, é constante e mínima. Por fim, na fluência terciária, a taxa vai aumentando até a ruptura do
CP. A influência e a carga (tensão) utilizadas no ensaio de fluência influencia na taxa de deformação.
Ambas aumentam.
Questão 2
(Adaptada - Petrobras: CESGRANRIO - 2008 - BR Distribuidora - Profissional Júnior - Engenharia
Mecânica) O gráfico esquemático a seguir é típico do ensaio de fluência nos materiais metálicos. Nele,
podem-se observar os estágios da curva de fluência e a influência da temperatura no comportamento
dos materiais.
Curva de fluência para diferentes temperaturas.
A respeito do ensaio de fluência, são feitas as seguintes afirmativas.
I – A curva de fluência para a temperatura intermediária (TB) apresenta os 3 estágios, sendo o II o
estágio estacionário e o III, o estágio de fluência acelerada.
II – Para o ensaio realizado na temperatura TA menor que TB, a taxa de deformação do estágio
estacionário diminui e este se torna muito longo.
D Aumenta com o aumento da temperatura e diminui com o aumento da tensão aplicada.
E Aumenta com o aumento da temperatura e da tensão aplicada.
III – Para o ensaio realizado na temperatura TA menor que TB, a taxa de deformação do estágio
estacionário aumenta e acelera o processo de ruptura.
É verdade que:
Parabéns! A alternativa C está correta.
A curva de deformação versus tempo, output do ensaio de fluência, apresenta três regiões
características. Da figura, o ensaio conduzido à temperatura TB apresenta os três estágios, em
destaque a fluência secundária (estacionária) com velocidade de fluência constante e, o terceiro
estágio em que a taxa temporal de deformação é crescente. O ensaio na temperatura TA é tal que não
ocorrerá a temperatura, logo a taxa de deformação do estágio III não é crescente.
A Apenas a afirmativa I é correta.
B Apenas a afirmativa II é correta.
C Apenas as afirmativas I e II são corretas.
D Apenas as afirmativas I e III são corretas.
E Apenas as afirmativas II e III são corretas.
4 - Ensaio de compressão
Ao �nal deste módulo, você será capaz de descrever o ensaio de
compressão.
Vamos começar!
Ensaio de compressão, suas vantagens e
limitações
Assista ao vídeo a seguir para conhecer os principais pontos que serão abordados neste módulo.

Generalidades do ensaio de compressão
O ensaio mecânico de compressão é mais um dos ensaios que permite a determinação de algumas
propriedades dos materiais. Em relação ao ensaio de tração uniaxial, o ensaio de compressão apresenta
algumas similaridades. No ensaio de compressão, um corpo de prova cilíndrico (diâmetro inicial D0 e
comprimento inicial L0) é colocado verticalmente na máquina, entre duas placas metálicas, sendo uma fixa
e a outra, móvel, para que o CP fique submetido à compressão uniaxial. Observe a imagem seguinte, em que
um esquema apresenta o ensaio de compressão para materiais frágeis e para materiais dúcteis.
Ensaio de compressão – materiais frágeis / dúcteis. (a) Esboço do ensaio de compressão em corpo de prova cilíndrico, (b) Resultado da
fratura observada em materiais frágeis. (c) Resultado do embarrilhamento observado em materiais dúcteis.
A imagem anterior (a) apresenta o início do ensaio em que o corpo de provas se encontra fixado à máquina.
Nas imagens anteriores (b) e (c), os ensaios já estão em execução, sendo que na imagem (b) o material
ensaiado é frágil (apresenta nenhuma ou quase nenhuma deformação plástica) e, na imagem (c) é um
material dúctil, onde ocorre o abaulamento característico, o denominado embarrilhamento.
Resumindo
Em linhas gerais, os materiais dúcteis não se rompem durante o ensaio de compressão, tornando-se discos.
Já para os materiais frágeis, cuja deformação lateral é praticamente nula, o ensaio leva à ruptura do CP por
cisalhamento e escorregamento. Em geral, o plano forma 45° com o eixo vertical do CP. O ensaio de
compressão é mais adequado para materiais frágeis, como o concreto, o ferro fundido, cerâmicos etc.
O output do ensaio de compressão é uma curva tensão versus deformação. A imagem seguinte apresenta
um gráfico para um corpo de prova de ferro fundido cinzento ensaiado por compressão.
Ensaio de compressão – materiais frágeis
A Imagem do gráfico apresentado anteriormente demonstra o comportamento do ferro fundido cinzento em
tração, região AB do gráfico, assim como seu comportamento em compressão, curva AC. Por comparação,
é fácil perceber que a resistência por compressão é superior ao seu comportamento em tração. Uma
possível explicação é que sob tração, qualquer defeito interno cresce e, subitamente ocorre a fratura frágil.
Quando, em compressão, as tensões não auxiliam no crescimento do defeito.
Materiais dúcteis e frágeis no ensaio de
compressão
O ensaio de compressão é muito similar ao ensaio de tração, utilizando-se a mesma máquina universal de
ensaios mecânicos. Após o ensaio, a curva resposta é da tensão aplicada versus a deformação do corpo de
prova que, em geral, é cilíndrico. As análises, a partir dooutput do ensaio, são semelhantes àquelas
apresentadas no ensaio de tração uniaxial. Ademais, o ensaio é justificado, pois alguns materiais
apresentam o comportamento sob compressão muito diferente. Observe a imagem a seguir, em que dois
corpos de prova de ferro fundido cinzento e concreto foram ensaiados em tração e em compressão.
Comparação dos ensaios de tração e compressão em materiais frágeis
Os materiais dúcteis ensaiados sob compressão, em regra, não chegam à ruptura. Um corpo de prova
cilíndrico chega a um disco, como mostra a imagem a seguir. Assim, para materiais dúcteis, as medidas são
feitas na região elástica do material. Uma das explicações para o não rompimento de um CP de material
dúctil, durante o ensaio de compressão, é que há um aumento lateral (embarrilhamento), aumentando-se,
assim, a seção reta devido ao aumento de carga. Como a tensão real média é calculada pela expressão
, a tensão diminui ao longo do ensaio.
Ensaio de compressão – material dúctil
A partir da imagem anterior, é possível observar o CP cilíndrico e o embarrilhamento do CP ensaiado. Para
essa classe de materiais, há a deformação lateral sem a ocorrência da ruptura.
Atenção!
Como regra, as propriedades (em compressão ou tração) dos aços dúcteis são quase que idênticas. O aço
AISI 1046 apresenta tensões de escoamento de 56,9kgf/mm2, em tração, e 59,5kgf/mm2, em compressão.
Na engenharia, diversos materiais demandados estão, primordialmente, sujeitos ao esforço de compressão,
dentre os quais, o concreto, a madeira, os materiais cerâmicos e o ferro fundido. Os materiais frágeis
caracterizam-se por nenhuma ou pouca deformação plástica. O ensaio de tração é de difícil execução para
essa classe de materiais, uma vez que há forte influência dos defeitos. O ensaio de compressão é uma boa
alternativa, visto que os defeitos, em compressão, influenciam muito pouco no ensaio. Na execução do
ensaio, não se percebe o embarrilhamento, como nos materiais dúcteis e a deformação lateral é muito
pequena. Observe a imagem seguinte que apresenta, de maneira esquemática, o ensaio de compressão
para um material frágil genérico.
Ensaio de compressão – material frágil
A partir da imagem anterior, é possível observar que materiais apresentam pequena deformação lateral, mas
ocorre a fratura, que, preferencialmente, acontece em planos a 45° com o eixo vertical. Quando os materiais
σm =
Q
A
frágeis são ensaiados, o limite de resistência à compressão é determinado pela relação entre a carga
máxima de compressão e a secção original do corpo de prova. A imagem seguinte apresenta o corpo de
prova cilíndrico de concreto ensaiado sob compressão. Note a direção da fratura.
Ensaio de compressão de CP de concreto.
Flambagem em ensaios de compressão
Elementos estruturais sujeitos a esforços mecânicos compressivos têm outra limitação: a possibilidade da
ocorrência do fenômeno da flambagem, ou seja, uma deflexão lateral. Veja a imagem a seguir.
Fenômeno da flambagem para materiais comprimidos acima da carga crítica
Nos ensaios de compressão, os materiais podem sofrer essa instabilidade sob ação de carga de
compressão, sendo essa uma preocupação que deve ser tomada no ensaio. A carga aplicada deve ser
inferior à carga crítica de flambagem. Ademais, deve ter uma relação geométrica tal que resista à
flambagem, durante o ensaio, para que o mesmo apresente validade e, consequentemente, os dados de
resposta apresentem utilização na engenharia. Dependendo da ductilidade do material a ser ensaiado, a
razão entre o comprimento inicial (L0) do CP e seu diâmetro inicial (D0) deve estar entre 3 e 8 , isto é,
.
Observe a imagem seguinte, em que a razão é maior que 8 e, durante o ensaio de compressão, ocorre o
fenômeno da flambagem no CP. Além da relação geométrica apresentada, deve-se evitar a instabilidade
elástica devido à não uniaxialidade do ensaio e eventuais torções no CP no início do ensaio.
3 < L0
D0
< 8
L0
D0
Fenômeno da flambagem no ensaio de compressão. (a) Corpo de prova com razão L0 /D0 inadequada, (b) Flambagem para corpos de prova
dúcteis e (c) Flambagem devida ao desalinhamento das placas de compreensão.
A partir da imagem anterior, é possível observar que a razão utilizada no corpo de prova foi superior a
oito, levando à flambagem (b). Na imagem anterior (c), a flambagem tem outra causa: o não paralelismo
entre as placas colocadas nas extremidades do CP ensaiado.
A seguir, apresentamos a tabela de dimensões de CPs cilíndricos – compressão, com as dimensões dos
corpos de prova para o ensaio de compressão, de acordo com a norma ASTM E 9:2000.
CP Diâmetro (mm) Comprimento (mm)
Pequeno
30 ± 0,2 25 ± 1,0
13 ± 0,2 25 ± 1,0
Médio
13 ± 0,2 38 ± 1,0
20 ± 0,2 60 ± 3,0
25 ± 0,2 75 ± 3,0
30 ± 0,2 85 ± 3,0
Longo
20 ± 0,2 160 ± 3,0
32 ± 0,2 320
Tabela: Dimensões de CPs cilíndricos – compressão.
Sérgio Augusto de Souza, 1982, página 85
Conforme afirma Souza (1982), entre as placas utilizadas no ensaio mecânico de compressão e o corpo de
prova existe atrito. Assim, tensões nessas regiões (imagem sobre ensaio de compressão de CP de
L0
D0
concreto) tendem a retardar o escoamento nessas regiões (nas extremidades), promovendo um gradiente
de deformações, ao longo do comprimento do CP. Para determinação de medidas, utiliza-se um
comprimento L do CP, afastado cerca de uma vez o diâmetro das extremidades. Dessa maneira, garante-se
um comprimento L do corpo de prova suficientemente grande para evitar a flambagem.
O atrito e suas consequências no ensaio de compressão podem ser minimizados, utilizando-se materiais
comuns para esse fim: graxa, óleo, lubrificantes etc.
Ensaio de compressão em produtos
acabados
Os ensaios mecânicos destrutivos podem ser conduzidos em corpos de prova normatizados ou em peças
acabadas, quando a máquina disponível apresenta compatibilidade geométrica. O ensaio de peças
acabadas é um caso típico do ensaio de compressão em tubos, molas etc. A imagem seguinte apresenta a
preparação de uma mola para o ensaio de compressão.
Aplicação do ensaio de compressão em molas.
O ensaio de compressão de molas é adequado para a determinação de seu módulo de elasticidade
(constante elástica da mola), a partir da região elástica do gráfico tensão versus deformação, oriundo do
ensaio. Ademais, o ensaio de compressão em molas pode também ser útil para avaliar o comportamento da
mola sob a ação de determinada carga.
Em relação aos tubos, também é possível realizar o ensaio de compressão diretamente sobre a peça
acabada. O corpo de prova é retirado do tubo, sendo colocado na máquina de ensaio de compressão, de tal
forma que seu eixo longitudinal seja horizontal. Durante o ensaio, o CP sofre amassamento e a distância
final entre as placas superior e inferior da máquina é medida. Esse fato permite a avaliação qualitativa da
ductilidade do material. Quanto mais o tubo se deforma sem trincas, mais dúctil será o material. Ademais, a
resistência de soldas também pode ser verificada no ensaio de compressão. A imagem seguinte mostra a
representação esquemática do ensaio de compressão em tubos. Observe a posição do tubo na máquina de
ensaio.
Aplicação do ensaio de compressão em tubos
O ensaio de compressão diametral em concretos, também conhecido como ensaio transversal ou de tração
indireta, apresenta execução bastante simples e o corpo de prova é o mesmo utilizado no método
convencional (longitudinal) de compressão para concreto e argamassa, ou seja, um corpo cilíndrico de
diâmetro D. Observe, na imagem seguinte, uma representação esquemática do ensaio de comprimento
diametral para a medida, de maneira indireta, da tração.
Ensaio de compressão diametral do concreto
A partir da imagem anterior, é possível perceber as forças compressivas gerando tensões trativas, que
resultam na fissura vertical na face do corpo de prova. A resistência à tração indireta é determinada pela
seguinte expressão:
Rotacione a tela. 
A imagem seguinte apresenta um gráfico de distribuiçãode tensões do CP, utilizado no ensaio apresentado
na imagem de ensaio de compressão diametral do concreto. É possível notar as tensões compressivas nas
proximidades da força P durante o ensaio e as tensões trativas na região central.
σt =
2.P
π.D.L
Distribuição de tensões no ensaio de compressão diametral do concreto.
Falta pouco para atingir seus objetivos.
Vamos praticar alguns conceitos?
Questão 1
(Ano: 2018 Banca: CEPS-UFPA Órgão: UFPA Prova: CEPS-UFPA - 2018 - UFPA - Técnico em Edificações)
Os ensaios para determinação da resistência à compressão e à compressão por compressão diametral
do concreto são realizados em corpos de prova:
Parabéns! A alternativa E está correta.
O ensaio mecânico destrutivo de compressão (convencional) é, em regra, realizado com corpos
cilíndricos, nos quais a razão entre o comprimento e diâmetro deve ser seguida para se evitar o
A cúbicos.
B prismáticos.
C lineares.
D esféricos.
E cilíndricos.
fenômeno da flambagem. O ensaio de compressão diametral em concretos, também denominado de
ensaio transversal ou de tração indireta, utiliza o mesmo CP do ensaio convencional, ou seja, corpos
cilíndricos.
Questão 2
O ensaio destrutivo de compressão é amplamente utilizado na engenharia. Materiais frágeis, como o
concreto, os cerâmicos e o ferro fundidos, têm propriedades mecânicas avaliadas a partir do ensaio.
Ademais, peças acabadas também podem ser ensaiadas, como no caso de molas e tubos. A respeito
desse tema, são feitas as seguintes afirmações.
I – O ensaio apresenta como uma das limitações a possiblidade de ocorrência do fenômeno de
flambagem no corpo de provas ensaiado.
II – A flambagem, no ensaio de compressão, apresenta algumas causas, dentre as quais podemos citar
o valor da razão L0/D0 do CP e a falta de paralelismo entre as placas da máquina de ensaio.
III – A relação geométrica determinada pela razão L0/D0 é importante para evitar-se a flambagem na
compressão. Valores dessa razão, superiores a 8, garantem que não ocorrerá a flambagem no CP.
São corretas as afirmativas:
Parabéns! A alternativa D está correta.
A Apenas a afirmativa I.
B Apenas a afirmativa II.
C Apenas a afirmativa III.
D Apenas as afirmativas I e II.
E Apenas as afirmativas II e III.
Na execução de ensaio de compressão, dependendo da relação comprimento e diâmetro iniciais do CP
, há a possibilidade da ocorrência do fenômeno de flambagem, a deflexão lateral, inviabilizando o
ensaio. Outra possibilidade de ocorrência da flambagem durante o ensaio de compressão é quando as
placas inferior e superior das máquinas não estão dispostas paralelamente. Por fim, o valor da razão,
para a não ocorrência da flambagem, é de .
Considerações �nais
Foram abordados alguns dos principais ensaios mecânicos destrutivos utilizados para o controle de
qualidade de produção e determinação de diversas propriedades mecânicas: os ensaios de dobramento, de
flexão, de estampabilidade, de fluência e de compressão.
Inicialmente, foi apresentado o ensaio por dobramento e seus tipos, os dobramentos livres e semiguiado.
Ademais, duas aplicações, nas barras de construção civil e em soldas. Na sequência, foi apresentado o
ensaio por flexão, típico para materiais frágeis. E em seguida, foram relacionadas as principais vantagens e
limitações dos ensaios.
Na sequência, foi feita a descrição do ensaio de estampagem, diferenciando o estiramento da estampagem.
Foram descritos os principais tipos de ensaios, vantagens e aplicações. Também foi feito um resumo do
fenômeno da fluência, apresentando a curva de deformação versus tempo, seus três estágios e a taxa
temporal de deformação. Além disso, foram apresentadas as três variações do ensaio de fluência e suas
principais aplicações.
Por fim, foi descrito o ensaio de compressão e suas aplicabilidades para materiais frágeis e dúcteis. A curva
tensão versus deformação foi apresentada e feita a comparação com o ensaio de tração. Foi estudada a
possibilidade da ocorrência da flambagem no ensaio de compressão, bem como a possibilidade de se
aplicar o ensaio em produtos acabados. Também foi descrito um tipo específico do ensaio de compressão:
o ensaio de compressão diametral do concreto.
( L0
D0
)
3 < L0
D0
< 8
Podcast
Agora, o especialista encerra o tema falando sobre os principais tópicos abordados.

Referências
CALLISTER, W. D.; RETHWISCH, D. G. Ciência e Engenharia de Materiais: uma introdução. 8. ed. Rio de
Janeiro: LTC, 2012.
DE SOUZA, S. A. Ensaios Mecânicos de Materiais Metálicos. 5. ed. São Paulo: Blucher, 1982.
DIETER, G. E. Metalurgia Mecânica. 2. ed. Rio de Janeiro: Guanabara Dois, 1981.
GARCIA, A.; SPIM, J. A.; DOS SANTOS, C. A. Ensaios dos Materiais. 2. ed. Rio de Janeiro: LTC, 2012.
HIBBELER, R. C. Resistência dos Materiais. 7. ed. São Paulo: Pearson, 2010.
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Para conhecer mais sobre os assuntos abordados neste conteúdo, sugerimos a leitura do trabalho Estudo
do retorno elástico em dobramento de chapas metálicas, publicado no VII Congresso Nacional de Engenharia
Mecânica (CONEM), em julho/agosto de 2012, em São Luís, Maranhão.