MCMA aula 07

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Materiais de Construção Mecânica Aplicada 
6º SEMESTRE (ENG. MEC)
Prof.Luciano de Lima Lopes
limalolopes@gmail.com
ENSAIO DE TRAÇÃO
Tem por finalidade a determinação das
propriedades mecânicas de materiais metálicos,
entre outras:
•Resistência à tração
•Limite de ruptura
•Alongamento
•Estricção
Ensaio de Tração
O ensaio consiste em submeter um corpo de prova a uma carga
axial, alongando-o e levando-o à ruptura.
O corpo de prova é fixado à maquina de ensaio de tração, que
aplica nele, através de sistema hidráulico ou mecânico um esforço
progressivo de modo a atingir sucessivos estágios de equilíbrio.
As máquinas de tração que utilizam sistema hidráulico para
manter um aumento de carga constante são chamadas de “MAQUINA
MOLE”, enquanto as máquinas que utilizam sistema mecânico para
imprimir uma velocidade constante de deformação são chamadas de
“MAQUINA DURA”.
Os esforços aplicados podem ser registrados pelo equipamento e
as deformações obtidas são medidas por meio de “EXTENSOMETROS”
adaptados aos corpos de prova.
As propriedades mecânicas pesquisadas podem ser facilmente
obtidas através da análise do diagrama levantado em função das tensões
aplicadas e suas correspondentes deformações. Este diagrama recebe o
nome de DIAGRAMA DE TENSÃO VERSUS DEFORMAÇÃO.
.
Ensaio de Tração
Ensaio de Tração
O corpo de prova é tracionado até ser quebrado
maq_un1[1]_xvid.avi
Ensaio de Tração -
Dúctil
tendefdu[1]_xvid.avi
Ensaio de Tração - Frágil
tendefr1[1]_xvid.avi
Motivos da Utilização de Corpos de Prova 
Normalizados:
1- Adaptação na máquina;
2- Corpos de prova sem dimensões excessivas;
3- Facilidade de cálculo das propriedades mecânicas;
4- Comparação de valores de alongamento e estricção;
5- Ausência de irregularidades nos corpos de prova.
A NORMALIZAÇÃO DOS CORPOS DE PROVA ATINGE AS TRÊS PARTES:
- A cabeça;
- A parte útil;
- A região de concordância.
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Ensaios Mecânicos – Ensaio de Tração
Corpos de prova
Os corpos de prova utilizados no ensaio de tração podem possuir uma
seção transversal circular ou retangular.
Abaixo temos ilustrações de um corpo de prova cilíndrico antes e
após o ensaio de tração.
A= LF – LO x 100 (%)
LO
Ensaios Mecânicos
• ENSAIO DE TRAÇÃO
– FIXAÇÃO DO CORPO DE PROVA
Máquina de Tração EMIC DL 60000
Diagrama Tensão-Deformação
propriedades
FASE ELASTICA
É aquela em que a deformação ocorrida 
devido à ação do esforço desaparece com a 
retirada desse.
FASE PLASTICA
É aquela em que o material apresenta 
deformação permanente após cessado o efeito 
deformador.
FASE DE ESCOAMENTO
É caracterizada por grandes 
deformações sem que haja aumento do 
esforço de tração.
FASE DE ESTRICÇÃO
Nesta fase há uma redução 
significativa da área resistente associada à 
queda do esforço de tração.
LIMITE DE RESISTENCIA
É a máxima tensão suportada pelo material sem que haja indicio de sua ruptura, ou a 
máxima tensão para a qual tem inicio a estricção.
LIMITE DE RUPTURA
É o valor da tensão que atuando no material provoca sua ruptura.
Diagrama Tensão-Deformação
propriedades
LIMITE DE PROPORCIONALIDADE
É a máxima tensão que aplicada ao material faz com que sua deformação ainda seja 
proporcional à tensão.
LIMITE DE ESCOAMENTO
É a máxima tensão ocorrida durante a fase de escoamento.
DUCTILIDADE
É a capacidade do material deformar-se plasticamente até a ruptura.
Pode ser medida através do alongamento porcentual total do material:
A= LF – LO x 100 (%)
LO
Onde: A - Alongamento porcentual
LF- Comprimento final da parte útil do corpo de prova
LO- Comprimento inicial da parte útil do corpo de prova
Pode também ser avaliada através da estricção
Φ= AO – AF x 100 (%)
AO
Onde: Φ - estricção
AO- Área inicial da parte útil do corpo de prova
AF- Área final da parte útil do corpo de prova
Diagrama Tensão-Deformação
Outras propriedades
RESILIÊNCIA
É a capacidade do material absorver energia quando 
deformado elasticamente. Representa a área sobre a curva tensão-
deformação na zona elástica.
Representação gráfica da Resiliência ou Módulo de Resiliência
Diagrama Tensão-Deformação
Outras propriedades
TENACIDADE
É a capacidade do material absorver energia 
quando deformado até a ruptura. Representa a área sobre a curva 
Tensão-Deformação.
Representação gráfica da Tenacidade
Diagrama Tensão-Deformação
Outras propriedades
ASPECTO DA FRATURA
Nos materiais metálicos a fratura pode apresentar-se de duas formas distintas: Dutil e Frágil.
FRATURA DUTIL
Esta forma de ruptura em geral acontece quando o material apresenta:
Elevados valores de alongamento e estricção
Fratura inclinada a aproximadamente 45º em relação à direção de aplicação da carga
Prolongada fase de deformação plástica
FRATURA FRÁGIL
Este tipo de fratura geralmente ocorre quando o material apresenta:
Baixos valores de alongamento e de estricção
Fratura normal à direção de aplicação da carga
Diagrama Tensão-Deformação
Outras propriedades
Máquina de Ensaio de Tração
As máquinas de teste mais comuns para os ensaios de resistência são
máquinas universais , que são capazes de realizar testes de tração,
compressão e flexão.
A função básica destas máquinas é criar um diagrama de carga x
deslocamento.
Módulo de Elasticidade - E
Fisicamente o que representa
O Módulo de Elasticidade?
Resp.: A rigidez do material
= E.
E= / 
 = F/So
A tensão corresponde à força 
dividida pela área da seção sobre 
a qual a força é aplicada. 
= l/lo
A deformação convencional 
ou nominal 
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Deformação Elástica
 = E.
Lei de Hooke
RETORNA A
FORMA ORIGINAL
Te
n
sã
o
 
(M
P
a
)
LR
LE ruptura
(fratura)
Deformação (%) ductilidade (alongamento)
Encruamento
(Fase Plástica)
Estricção
(instabilidade)
Diminuição da seção
Resiliência
Tenacidade
Escoamento
Ensaio de tração de um aço de baixo carbono 
laminado à quente (aço estrutural)
E médio dos aços = 21.000 kgf/mm2 = 210.000 MPa = 210 GPaE médio dos aços = 21.000 kgf/mm2 = 210.000 MPa = 210 GPa
Fase Elástica := E  (Lei de Hooke)
(E = módulo de elasticidade)
a deformação é proporcional à tensão
Fase Elástica := E  (Lei de Hooke)
(E = módulo de elasticidade)
a deformação é proporcional à tensão
Tensão de Escoamento ou Limite de 
Escoamento
É o valor de tensão para a qual o material inicia a deformação plástica
Aços de baixo carbono laminado a quente Aços de médio carbono
GRÁFICOS  X  DOS AÇOS
Com patamar de escoamento Sem patamar de escoamento 
GRÁFICOS  X  DOS AÇOS
a) é uma curva típica para aços de alta resistência.
b) curva para aços de baixo / médio carbono.
c) para ferro fundido cinzento.
d) para materiais bastante maleáveis como cobre.
Ensaio de Tração - Ductilidade
Cálculo da Ductilidade:
Pelo Alongamento;
e
Pela Redução de Área.
24
Parece que da última vez veio com 
mais peso do normal!
Aplicação do Alongamento
Alongamento: A deformação plástica após a ruptura.
Calcular o alongamento sofrido por um CP de12 mm que, 
submetido a uma força axial de tração, ficou com 13,2 mm de 
comprimento.
• A = l f - l o = 13,2mm – 12mm = 0,1 mm/mm ou 10%
lo 12mm
0,1mm/mm indica que ocorreu uma deformação de 
0,1mm por 1mm de dimensão do material.
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Cálculo da estricção para seção 
circular, retangular ou quadrada
Fratura de
aço dúctil
Medição da Deformação com Precisão
Os extensômetros
Podem ser:
•Mecânicos
•Ópticos
•Elétricos
•Eletrônicos
Extensômetro
Uso de extensômetros:
Estricção e Limite de Resistência
Curva Tensão X Deformação
Ensaio De Tração- Aço Estrutural SAE 
1020
LR 
Te
n
sã
o
 ,
(M
P
a
)
LE min. 250
400 – 550
LRup,
Fase
Elástica
Fase
Plástica
Fase de
Ruptura
Pa
ta
m
ar
 d
e 
Es
co
am
en
to
En
cr
ua
m
en
to
Es
tr
ic
çã
o
(I
ns
ta
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lid
ad
e)
LR

LE
LRup.
Alongamento percentual ()
A min. 20% em 200mm
P
a
ta
m
a
r 
d
e
 
E
s
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E
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il
id
a
d
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)
LR

Estricção 
MÁQUINA: AMSLER
Modêlo: TESTA 100 a 1000 kN
( 10 a 100 tonf.)Máquina Universal de Tração
O Limite de Resistência á Tração
LR = Carga máxima
Área inicial
LR


Variação das Propriedades Mecânicas com o teor de carbono
 Aço de alto carbono 
Aço de médio carbono
Aço de baixo carbono

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Ensaio de tração
Obs.: O que os aços carbono
tem em comum independente
do teor de carbono?
Resp. O Módulo de Elasticidade, E 
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, tensiona-se simultaneamente dois materiais de 
propriedades diferentes (metal de base e metal de solda).
Ensaio de Tração
Materiais Soldados
RELATÓRIO - Tração
Equipamentos
Materiais 
Objetivo
Procedimento
Conclusão
QUESTÕES
1. Quais as propriedades dos materiais metálicos que podem ser obtidos através 
do ensaio de tração? Descreva-las..
2. Represente as curvas Tensão-Deformação dos ensaios de tração 
convencional para os casos indicados abaixo:
• Um metal dúctil que apresenta escoamento nítido
• Um metal frágil.
3. Como podemos obter o módulo de elasticidade através da curva Tensão-
Deformação?
4. Desenhe um corpo de prova referente ao ensaio de tração e indique as sua 
principais áreas.