1 1 DIAGRAMA TENSÃO X DEFORMAÇÃO

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Projetos de Máquinas
Ensaio de Tração
Curso Técnico em Mecânica – Módulo II
Escola SESI / SENAI Orlando Chiarini – Pouso Alegre – MG
Instrutor: Geovani Silva
Conceitos básicos:
Força ou carga (𝐹): grandeza física vetorial que tende a tirar um corpo do seu estado de
inércia ou tende a mudar sua forma ou dimensões. Instrumentos de medida: dinamômetro e
célula de carga Unidade: Kgf ou N.
Tipos de força:
➢ Tração (aumenta a dimensão do corpo na linha de ação da carga).
➢ Compressão (diminui a dimensão do corpo na linha de ação da carga).
➢ Cisalhamento (força cortante: duas paralelas de sentido contrário em planos contíguos).
➢ Torção (provoca deslocamento angular relativo de planos vizinhos, transversais a um eixo).
➢ Flexão (tende a curvar um eixo longitudinal perpendicular à força).
Propriedades Mecânicas
Tensão (𝜎)
É a resposta interna de um corpo a uma carga ou força externa. Mais adequado para
caracterizar a resistência à ruptura de um material do que a força (adequada para expressar a
resistência de um objeto). A tensão média de tração ou compressão é expressa como força
dividida pela área da seção transversal à direção da força. Unidade: N/mm2 = MPa.
Tipos de tensão:
Tração (tende a afastar os átomos).
Compressão (tende a aproximar os átomos).
Cisalhamento (tende a gerar deslizamentos entre planos atômicos).
Propriedades Mecânicas
Esforços de Tração, Compressão e Cisalhamento
Deformação por
Tração
Sem
Deformação
Deformação por
Compressão
Deformação por
Cisalhamento
Propriedades Mecânicas
Tipos de deformação:
➢ Elástica: os átomos se afastam das posições originais sem ocuparem
definitivamente novas posições. O material retorna às suas dimensões
originais, quando é cessada o motivo da deformação.
➢ Plástica ou permanente: alteração dimensional que não desaparece depois
de removida a carga. O mais habitual é que, concomitantemente com as
deformações plásticas, ocorra também um pouco de deformação elástica,
motivo pelo qual se fala em “regime elasto-plástico”.
Propriedades Mecânicas
Rigidez (E) (≠ dureza)
➢ Rigidez: define-se como a relação entre tensão e deformação elástica.
Expressa a dificuldade oferecida às deformações elásticas (oposto de
“rígido” = “flexível”).
➢ Dureza: resistência à deformação permanente produzida por penetração ou
por riscos (oposto de “duro” = “mole”).
Propriedades Mecânicas
Fragilidade (≠ baixa resistência mecânica).
➢ Fragilidade é o oposto de ductilidade e maleabilidade: a fratura ocorre com
pequenas deformações permanentes.
➢ Ductibilidade e maleabilidade: capacidade de sofrer grandes deformações
permanentes, sob tração (ductibilidade) ou sob compressão
(maleabilidade), antes da fratura.
Propriedades Mecânicas
Resiliência (≠ Tenacidade).
➢ Resiliência é a capacidade de absorção de energia durante o regime de
deformação exclusivamente elástica. Depende do módulo de resiliência do
material e do volume do objeto.
➢ Tenacidade é a capacidade de absorção de energia até a fratura
(compreende o regime elástico e elasto-plástico).
Propriedades Mecânicas
Ensaio de Tração
Corpo de Prova
Corpo de Prova
Ensaio de Tração
ENSAIO 1 - UNIFEI ENSAIO 2
Materials Science 2000
https://www.youtube.com/watch?v=sKBOdB0x4gk
https://www.youtube.com/watch?v=D8U4G5kcpcM
Diagrama de Tensão x Deformação
Diagrama resultante do ensaio de tração. Neste
ensaio traciona-se um corpo de prova cilíndrico
até que sofra fratura em uma máquina de tração
com velocidade constante.
Curva Tensão () x Deformação ()
Região 
elástica
 (MPa)
f
LR
LE
Região plástica
Deformação plástica
uniforme
Deformação plástica
não uniforme
Deformação plástica total
 = E
LR = Tensão limite de resistência (TS - tensile strength)
LE = Tensão limite de escoamento (YS - yield strength)
E = Módulo de elasticidade
escoamento
Limite elástico: O ponto marcado no
final da parte reta do gráfico da
Figura representa o limite elástico.
Se o ensaio for interrompido antes
deste ponto e a força de tração for
retirada, o corpo volta à sua forma
original, como faz um elástico.
Diagrama de Tensão x Deformação
Limite de proporcionalidade: A lei de
Hooke só vale até um determinado
valor de tensão, denominado limite de
proporcionalidade, a partir do qual a
deformação deixa de ser proporcional à
carga aplicada. Na prática, considera-
se que o limite de proporcionalidade e
o limite de elasticidade são
coincidentes.
Diagrama de Tensão x Deformação
Escoamento: No início da fase plástica
ocorre um fenômeno chamado
escoamento. O escoamento
caracteriza-se por uma deformação
permanente do material sem que haja
aumento de carga, mas com aumento
da velocidade de deformação. Durante
o escoamento a carga oscila entre
valores muito próximos uns dos outros.
Diagrama de Tensão x Deformação
Limite de resistência: Após o escoamento
ocorre o encruamento, que é um
endurecimento causado pela quebra dos
grãos que compõem o material quando
deformados a frio. O material resiste cada
vez mais à tração externa, exigindo uma
tensão cada vez maior para se deformar.
Nessa fase, a tensão recomeça a subir, até
atingir um valor máximo num ponto
chamado de limite de resistência.
Diagrama de Tensão x Deformação
Limite de ruptura: Continuando a
tração, chega-se à ruptura do
material, que ocorre num ponto
chamado limite de ruptura. Note que a
tensão no limite de ruptura é menor
que no limite de resistência, devido à
diminuição da área que ocorre no
corpo de prova depois que se atinge a
carga máxima.
Diagrama de Tensão x Deformação
Estricção: É a redução percentual da
área da seção transversal do corpo de
prova na região onde vai se localizar a
ruptura. A estricção determina a
ductilidade do material. Quanto maior
for a porcentagem de estricção, mais
dúctil será o material.
Diagrama de Tensão x Deformação
Os valores da carga atuante e das deformações são registrados
automaticamente pela máquina em forma de gráfico de Carga x Deformação,
do qual poderá ser retirado os valores de carga máxima, carga de ruptura e
de escoamento, que divididos pela área do corpo de prova, fornecem os
valores de Tensão Máxima ou Limite de resistência, Tensão de Ruptura ou
Limite de Ruptura e de Tensão de Escoamento ou Limite de Escoamento.
Diagrama de Tensão x Deformação
➢ Regime elástico: deformações
apenas elásticas normalmente,
quase que coincide com região
linear (tensão proporcional à
deformação).
➢ Regime elastoplástico: uma parte
da deformação é elástica e outra
plástica (irreversível); a curva é
não linear.
Diagrama de Tensão x Deformação
Limite de elasticidade (LE): tensão
máxima em que a deformação ainda
é reversível (elástica).
Limite de proporcionalidade (LP):
tensão máxima em que a tensão é
proporcional à deformação.
Geralmente, o valor de LE é
semelhante (um pouco maior) ao LP.
Propriedades mecânicas relacionadas à curva tensão x deformação
Módulo de elasticidade (E):
expressa a rigidez do material. É uma
medida restrita ao regime elástico,
calculada pela razão entre a variação
de tensão e a correspondente
variação de deformação (tangente do
ângulo alfa formado entre a porção
linear da curva e o eixo da
deformação). 𝐸 = ∆ɕ ∆ɛ = tg(α).
Propriedades mecânicas relacionadas à curva tensão x deformação
Lei de Hooke
https://www.youtube.com/watch?v=C1eokifSpXs
https://phet.colorado.edu/pt_BR/simulation/hookes-law
A relação entre a tensão e a deformação
elástica de um material foi demonstrada em
1678 por Robert Hooke que ficou conhecida
como lei de Hooke.
Lei de Hooke
Lei de Hooke
Lei de Hooke
Lei de Hooke
Lei de Hooke
Tensão e deformação são suficientemente pequenas.
À constante de proporcionalidade entre tensão e deformação denomina-se
LEI DE HOOKE.
S.I: Newton/metro (N/m²)
)( Edeelásticidademódulo
deformação
Tensão
==


Lei de Hooke
O módulo de elasticidade é a medida da rigidez do material. Quanto maior foro módulo, menor será a deformação elástica resultante da aplicação de uma
tensão e mais rígido será o material. Esta propriedade é muito importante na
seleção de materiais para fabricação de molas.
Lei de Hooke
Módulo de resiliência: máxima
energia de deformação que um
material pode absorver por unidade
de volume de material sem ocorrer
deformação plástica (inclui todo o
regime elástico, e apenas ele). É
proporcional à área do gráfico na
porção elástica da curva: (LE x
deformação)/2.
Propriedades mecânicas relacionadas à curva tensão x deformação
Ductilidade: capacidade relativa do
material se alongar plasticamente sob
tensão de tração (termo restrito à
deformação plástica). Geralmente, é
expressa pelo percentual de
alongamento permanente.
Propriedades mecânicas relacionadas à curva tensão x deformação
Fragilidade: termo antagônico à
ductilidade. Propriedade que possui o
material que se fratura com nenhuma ou
com pouca deformação plástica (fratura
próximo ao LE ou LP). Não é sinônimo
de “fraqueza” (baixa resistência
mecânica).
Reconhecemos que um material é frágil
quando, ao juntar os fragmentos, ele
mantém o formato original.
Propriedades mecânicas relacionadas à curva tensão x deformação
Módulo de tenacidade: total de
energia absorvida por unidade de
volume do material até o ponto de
fratura (por tanto, sempre será maior
ou igual que o módulo de resiliência).
É proporcional à área total do gráfico
sob a curva, englobando o regime
elástico e elastoplástico.
Propriedades mecânicas relacionadas à curva tensão x deformação
Quando uma grande deformação plástica ocorre entre o limite de elasticidade
e o ponto de fratura, dizemos que esse material é DUCTIL.
Ex: Arame de aço, deforma mas não quebra com facilidade.
Materiais Dúcteis
No entanto quando a fratura ocorre imediatamente após ultrapassar o limite
de elasticidade, o material é (QUEBRADIÇO) FRÁGIL.
Ex: Corda do violão que rompe ao ultrapassar o limite elástico.
Materiais Frágeis
Ensaio de Tração
✓ Dúctil - a deformação plástica continua
até uma redução na área para posterior
ruptura
✓ Frágil - não ocorre deformação plástica,
requerendo menos energia que a
fratura dúctil que consome energia para
o movimento de discordâncias e
imperfeições no material
Fraturas dúcteis
Fratura frágil
Diagrama Tensão x Deformação
Deforma ção 
Metal 
Metal dúctil
Deforma ção 
Material cerâmico : 
comportamento
frágil
Deforma ção 
Tensão  Tensão  Tensão 
Deforma ção 
Metal dúctil
Deforma ção 
Material cerâmico : 
comportamento
frágil
Deforma ção 
Tensão  Tensão  Tensão 
Diagrama Tensão x Deformação
➢ Fragilidade, Ductilidade e Tenacidade
Calcule a deformação elástica que acontece em um tirante que está
submetido a uma força de tração de 8 000 N. O tirante tem seção circular
constante cujo diâmetro vale 6 mm, seu comprimento é 0,3 m e seu material
tem módulo de elasticidade valendo 2,1 x 10^5 N / mm².
Δl = F . l / E.A
Exercícios
Δl = F . l / E.A
Exercícios