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FACULDADE ANHANGUERA 
RELATÓRIO DE TRAÇÃO
 
ENGENHARIA CIVIL
ANA CAROLINA RA-5825170059
EDSON BERNADO RA-4997008536
ELIHEBER PEREIRA RA-6200183783
OTÁVIO OGEDA RA-8207971942
PAULO PORTO RA-5222983470
RENATO TOLEDO RA-7679745170
 
 				
 Taubaté
 Maio/2014
	
I – INTRODUÇÃO
Diante da necessidade do homem de buscar explicações para muitas das questões técnicas que este enfrentava ao logo do seu crescimento, foram criadas máquinas e operações de testes, dentre eles o teste de tração.
O ensaio de tração é considerado um dos mais importantes dos ensaios de resistência dos materiais, pois é de fácil execução e reprodução.
Esta propriedade de um determinado material de resistir à tração é de suma importância no desenvolvimento de peças e estruturas em geral. Tendo conhecimento da carga que será aplicada a estrutura e do módulo de elasticidade do material, pode-se determinar o dimensionamento correto para esta estrutura.
Neste ensaio, submete-se o corpo de prova de um determinado material a um esforço que irá provocar um alongamento ou esticamento do mesmo. Este ensaio é feito em uma máquina universal de ensaios que aplica esforços crescentes no corpo de prova, com as medidas de deformação sendo analisadas em um aparelho à parte. É importante destacar que o corpo de prova é padronizado, tornando possível a comparação entre diversos ensaios.
II – OBJETIVOS
· Desenvolver estudos relacionados às propriedades mecânicas dos materiais por meio de testes de tração;
· Identificar experimentalmente o diagrama tensão-deformação para um material específico.
III – DESENVOLVIMENTO
III.1 - ASPECTOS TEÓRICOS
O ensaio de tração consiste em submeter o material a um esforço que tende a alongá-lo até a ruptura. Os esforços ou cargas são medidos na própria máquina de ensaio. No ensaio de tração o corpo é deformado por alongamento, até o momento em que se rompe. Os ensaios de tração permitem conhecer como os materiais reagem aos esforços de tração, quais os limites de tração que suportam e a partir de que momento se rompe.
A aplicação de uma força axial de tração num corpo preso produz uma deformação no corpo, isto é, um aumento no seu comprimento com diminuição da área da seção transversal. Este aumento de comprimento recebe o nome de alongamento.
Na norma brasileira, o alongamento é representado pela letra A e é calculado subtraindo-se o comprimento inicial do comprimento final e dividindo-se o resultado pelo comprimento inicial. Em linguagem matemática, esta afirmação pode ser expressa pela seguinte igualdade:
sendo que Lo representa o comprimento inicial antes do ensaio e Lf representa o comprimento final após o ensaio.
Há dois tipos de deformação, que se sucedem quando o material é submetido a uma força de tração: a elástica e a plástica.
· Deformação elástica: não é permanente. Uma vez cessados os esforços, o material volta à sua forma original.
· Deformação plástica: é permanente. Uma vez cessados os esforços, o material recupera a deformação elástica, mas fica com uma deformação residual plástica, não voltando mais à sua forma original.
A força de tração atua sobre a área da seção transversal do material. Tem-se assim uma relação entre essa força aplicada e a área do material que está sendo exigida, denominada tensão. Tensão (T) é a relação entre uma força (F) e uma unidade de área (S): 
Diagrama tensão-deformação
Quando um corpo de prova é submetido a um ensaio de tração, a máquina de ensaio fornece um gráfico que mostra as relações entre a força aplicada e as deformações ocorridas durante o ensaio. Mas o que nos interessa para a determinação das propriedades do material ensaiado é a relação entre tensão e deformação. No ensaio de tração convencionou-se que a área da seção utilizada para os cálculos é a da seção inicial (So). Assim, aplicando a fórmula podemos obter os valores de tensão para montar um gráfico que mostre as relações entre tensão e deformação. Este gráfico é conhecido por diagrama tensão-deformação. Os valores de deformação, representados pela letra grega minúscula e (epsílon), são indicados no eixo das abscissas (x) e os valores de tensão são indicados no eixo das ordenadas (y). A curva resultante apresenta certas características que são comuns a diversos tipos de materiais usados na área da Mecânica.
Analisando o diagrama tensão-deformação passo a passo, podem-se conhecer cada uma das propriedades que ele permite determinar.
LIMITE ELÁSTICO
Observando-se o diagrama a seguir, nota-se que foi marcado um ponto A no final da parte reta do gráfico. Este ponto representa o limite elástico.
O limite elástico recebe este nome porque, 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. Na fase elástica os metais obedecem à lei de Hooke. Suas deformações são diretamente proporcionais às tensões aplicadas.
MÓDULO DE ELASTICIDADE
Na fase elástica, se dividirmos a tensão pela deformação, em qualquer ponto, obteremos sempre um valor constante. Este valor constante é chamado módulo de elasticidade. A expressão matemática dessa relação é:
onde E é a constante que representa o módulo de elasticidade.
O módulo de elasticidade é a medida da rigidez do material. Quanto maior for o 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.
LIMITE DE PROPORCIONALIDADE
Porém, a lei de Hooke só vale até um determinado valor de tensão, denominado limite de proporcionalidade, que é o ponto representado no gráfico a seguir por A’, 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.
ESCOAMENTO
Terminada a fase elástica, tem início a fase plástica, na qual ocorre uma deformação permanente no material, mesmo que se retire a força de tração. 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.
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 (B). Para calcular o valor do limite de resistência (LR), basta aplicar a fórmula:
LIMITE DE RUPTURA
Continuando a tração, chega-se à ruptura do material, que ocorre num ponto chamado limite de ruptura (C). Nota-se 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.
ESTRICÇÃO
É a redução percentual da área da seção transversal do corpo de prova na região aonde vai se localizar a ruptura. A estricção determina a ductilidade do material. Quanto maior for a porcentagem de estricção, mais dúctil será o material.
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.
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 circularou 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 dimensões e 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). 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 10 mm de diâmetro e 50 mm 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 (NBR 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.
AÇO 1010
Aço de boa soldabilidade, baixa resistência mecânica e baixa usinabilidade. Estes aços não apresentam as mesmas características mecânicas e metalúrgicas apresentadas pelos aços especiais, pois em seus processos de fabricação não são controlados o tamanho de grão austenítico, os níveis de gases dissolvidos, o grau de pureza, etc. As faixas de composição químicas dos aços comerciais são apenas orientadas pela norma NBR 6006 ou pelas normas internacionais tipo SAE, AISI, ou DIN, portanto não há garantias de que os teores dos elementos químicos principais ou residuais estejam estritamente dentro dos limites especificados por estas normas. Além disso, nos aços comerciais, não são garantidas das faixas de temperabilidade conforme as normas NBR ou SAE. 
Ele é usado em industrias agrícolas, máquinas e equipamentos e em construção estrutural.
Seus formatos são quadrados, redondos, sextavados e retangulares. 
Sistema de classificação dos aços (ABNT)
Dada a grade variedade de tipos de aços, criaram-se sistemas para a sua classificação.
Aço 1010. É aço ao carbono SAE pertencem a categoria 10XX. 
10 XX:
· Indica o teor de carbono
· Indica a % de elementos de liga
· Significa aço ao carbono
Tabela ABNT para aços:
	
DESIGNAÇÃOCONFORME
ABNT
	
% DE CARBONO
	
% MEDIA DE CARBONO
	1006
	0,08%
	0,06%
	1010
	0,08% a 0,13%
	0,10%
	1020
	0,18% a 0,23%
	0,20%
	1030
	0,28% a 0,34%
	0,30%
	1040
	0,37% a 0,44%
	0,40%
	1050
	0,48% a 0,55%
	0,50%
	1060
	0,55% a 0,65%
	0,60%
Os aços mais usados industrialmente possuem teores de carbono que variam 0,1% a 0,95% C, ou seja aço 1010 a 1095. Acima de 0,95% são considerados como aços ao carbono especiais.
Para fins de aplicações industriais e de tratamento térmico, os aços ao carbono classificam-se em:
	
AÇO DE BAIXO TEOR DE C
	
AÇO DE MÉDIO TEOR DE C
	
AÇO DE ALTO TEOR DE C
	1006
	1040 a 1065
	1070 a 1095
	Aço mole
	Aço médio
	Aço duro
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. 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.
CÁLCULO DO ALONGAMENTO
O alongamento elástico pode ser medido de forma direta por meio de um aparelho chamado extensômetro, que é acoplado ao corpo de prova.
Mas também pode ser determinado pela fórmula apresentada anteriormente. 
III.2 – ENSAIO
Para se realizar o experimento, utilizou-se um corpo de prova de aço SAE 1010 e uma máquina de ensaio universal.
Anotar os valores da largura e espessura do corpo de prova (cdp).
Fixar o cdp às garras da máquina universal em ambos os lados.
Configurar a máquina universal EMIC de modo a tracionar o material a uma velocidade constante de 250 mm por min.
Observar durante o aumento gradual da aplicação da tensão que o material do cdp entra na sua região de deformação elástica, onde a tensão aplicada é proporcional à deformação, ou seja, uma região onde o comportamento do material é linearmente elástico. Em seguida, observar a passagem da região de escoamento. Nesta região, o material se deforma permanentemente e a deformação ocorrida é denominada plástica.
Quando o escoamento terminar, observar que no gráfico que a curva cresce continuamente, mas que se torna plana até que alcança a tensão máxima, durante a fase de endurecimento por deformação. Ao atingir o limite de resistência, a área da seção transversal começa a diminuir em uma região localizada do cdp, em vez de todo o seu comprimento. Como resultado, tende a formar gradualmente uma estricção ou contração nessa região à medida que o cdp alonga-se. A curva do diagrama tende a curvar-se para baixo até que o cdp se rompa com a tensão de ruptura.
Por meio do software utilizado para o controle da máquina universal, obter o arquivo em formato ASCII contendo as colunas Tempo (s), Deformação (mm) e Força (N), referentes ao ensaio.
A análise foi feita através de uma planilha enviada pelo professor, no caso a nossa planilha foi da turma 6.
Assim, pode-se construir a seguinte tabela ilustrando apenas alguns valores que foram obtidos no laboratório, no total foram encontrados 1086 valores. Na tabela temos os 10 primeiros e os 10 últimos valores.
	Linhas
	Tempo(s)
	Deformação(mm)
	Força(N)
	Área(m²)
	Tração (Pa)
	Tração (MPa)
	1
	0,0167
	0,0000
	 - 
	0,0000381
	0,00
	0,00
	2
	0,0667
	0,0007
	 - 
	0,0000381
	0,00
	0,00
	3
	0,0833
	0,0013
	 3 
	0,0000381
	88829,40
	0,09
	4
	0,1000
	0,0020
	 3 
	0,0000381
	88829,40
	0,09
	5
	0,1167
	0,0030
	 3 
	0,0000381
	88829,40
	0,09
	6
	0,1333
	0,0042
	 7 
	0,0000381
	177661,42
	0,18
	7
	0,1500
	0,0056
	 7 
	0,0000381
	177661,42
	0,18
	8
	0,1667
	0,0066
	 7 
	0,0000381
	177661,42
	0,18
	9
	0,1833
	0,0077
	 7 
	0,0000381
	177661,42
	0,18
	10
	0,2000
	0,0089
	 7 
	0,0000381
	177661,42
	0,18
	.
	.
	.
	 . 
	.
	.
	.
	.
	.
	.
	 . 
	.
	.
	.
	.
	.
	.
	 . 
	.
	.
	.
	1.077
	324,0300
	26,9950
	 5.899 
	0,0000381
	154832021,00
	154,83
	1.078
	324,2200
	27,0100
	 5.821 
	0,0000381
	152787401,57
	152,79
	1.079
	324,4000
	27,0250
	 5.740 
	0,0000381
	150656167,98
	150,66
	1.080
	324,5800
	27,0410
	 5.662 
	0,0000381
	148614173,23
	148,61
	1.081
	324,7500
	27,0540
	 5.581 
	0,0000381
	146480314,96
	146,48
	1.082
	324,9000
	27,0670
	 5.507 
	0,0000381
	144527559,06
	144,53
	1.083
	325,0300
	27,0780
	 5.425 
	0,0000381
	142393700,79
	142,39
	1.084
	325,1000
	27,0840
	 5.310 
	0,0000381
	139375328,08
	139,38
	1.085
	325,1200
	27,0850
	 5.202 
	0,0000381
	136532808,40
	136,53
	1.086
	325,1300
	27,0870
	 2.169 
	0,0000381
	56939632,55
	56,94
Através da planilha do excel e os cálculos da tração e deformação, podemos obter o diagrama tensão-deformação:
elástica
escoamento
endurecimento por deformação
estricção
RESULTADOS EXPERIMENTAIS
Através do gráfico podemos obter as seguintes informações:
Tensãolimite de proporcionalidade lp = 174,55 MPa
Tensão de escoamento E = 193,03 MPa
Tensão de ruptura rup = 148,35 MPa
Tensão máxima r = 260 MPa
Podemos comparar os valores obtidos com o nosso experimento com os valores teóricos do aço SAE 1010:
Agora, tomando apenas os pontos da parte elástica, podemos obter o gráfico com a regressão linear já “plotada”.
IV – CONCLUSÃO
Por meio da análise do gráfico tensão-deformação obtido no ensaio, percebe-se que não houve escoamento definido. Podem também ser observados quatro pontos de instabilidade na região elástica, provenientes do escorregamento do corpo de prova na fixação.
A superfície de fratura é do tipo taça-cone, com aparência fibrosa, o que caracteriza um material dúctil.
Outros dois fatores que classificam o material são a deformação específica e a estricção do material; a deformação específica e a estricção encontradas caracterizam um material dúctil.
O ensaio se mostrou bastante prático e funcional, permitindo a correta análise e conhecimento das propriedades do material do corpo de prova utilizado, mesmo considerando que a peça não apresentava boa usinagem.
V – BIBLIOGRAFIA
ALMEIDA, L. D. de F. - Resistência dos Materiais. São Paulo. Ed. Erika. 1993 
BEER, F. P. & JOHNSTON, E. R., (1995), Resistência dos Materiais, MAKRON Books, 3ª Ed, pp. 64–84.
FEODOSYEV. Selected Problems and questions in strength of materials. Moscou. Mir.
LANGEDONCK VAN, Telêmako. Resistência dos Materiais. São Paulo. Ed. Edgard Blücher. 1971
TIMOSHENKO, Stephan P. Resistência dos Materiais. Vol. 2. Rio de Janeiro. Ed. LTC. 1977.
	
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