Atividade_Semipresencial_Tensoes_Circulo_Mohr_Com_Projeto_Academico

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Atividade Semipresencial ‒ Pesquisa
Tema: Tensões de Tração em Barras Cilíndricas e Círculo de Mohr
1. Introdução
O estudo das tensões em elementos estruturais é essencial para a engenharia. Este trabalho
apresenta fundamentos sobre tensões de tração em barras cilíndricas e o Círculo de Mohr, além de
sumarizar estudos publicados que ampliam a compreensão experimental e normativa desses
ensaios.
2. Tensões de Tração em Barras Cilíndricas (Resumo)
σ = F / A, com A = π·d²/4. Lei de Hooke: σ = E·ε ⇒ ε = ΔL / L.
Exemplo resumido: d = 20 mm, L = 1 m, F = 10 kN → σ � 31,83 MPa; ΔL � 0,152 mm.
3. Círculo de Mohr (Resumo)
Centro C = (σx+σy)/2; raio R = √[((σx－σy)/2)² + τxy²]; σ₁,₂ = C ± R;
tan(2θp)=2τxy/(σx－σy).
Exemplo resumido: σx=80 MPa, σy=20 MPa, τxy=30 MPa → σ₁�92,43 MPa; σ₂�7,57
MPa; τmax�42,43 MPa.
4. Estudos publicados (resumo e implicações para a análise de barras cilíndricas)
4.1 Normas e preparação de corpos-de-prova: O padrão ASTM E8 é a referência internacional para
ensaios de tração em metais e descreve formatos (cilíndricos e tipo 'dog-bone'), procedimentos de
medição e relatórios de resultados. O uso de corpos-de-prova padronizados reduz a variabilidade
entre laboratórios e fornece valores comparáveis de limite de escoamento, resistência à tração e
alongamento.
4.2 Influência da geometria e tamanho do corpo-de-prova: Estudos recentes mostram que a
geometria do corpo-de-prova (razão de aspecto, comprimento da gage length e área da seção
transversal) afeta resultados sob tração. Relatórios sistemáticos indicam que amostras muito
pequenas ou com relações geométricas não padronizadas tendem a apresentar viés nas propriedades
medidas; recomenda-se seguir normas ou relatar detalhadamente a geometria experimental.
4.3 Estudos experimentais em materiais compostos e barras reforçadas: Pesquisas publicadas em
periódicos revisados por pares investigaram o comportamento axial de barras compostas (por
exemplo, GFRP sobre barras de aço) e de barras de concreto reforçado, demonstrando como a
combinação de materiais e condições ambientais altera a curva tensão-deformação e a resistência
efetiva.
4.4 Considerações práticas: trabalhos experimentais destacam a importância do preparo das
extremidades, metodologias de engaste/encaixe, controle de alinhamento e medição precisa da
deformação (extensômetros) para obter resultados reprodutíveis em barras cilíndricas.
5. Conclusão
Além dos conceitos básicos de tensão e transformação de tensões via Círculo de Mohr, a literatura
técnica e científica enfatiza aspectos práticos do ensaio de tração que impactam os resultados. O
pesquisador/engenheiro deve seguir normas (ex.: ASTM E8), relatar geometria e método de ensaio
Proposta de Projeto
Com base nos conceitos de tensões de tração em barras cilíndricas e na aplicação do Círculo de
Mohr, propõe-se o desenvolvimento de um banco de ensaios didático para demonstração prática
em laboratório. Este projeto busca aproximar a teoria da prática, proporcionando aos estudantes
uma experiência direta com os fenômenos de resistência dos materiais.
O projeto será desenvolvido em etapas organizadas conforme descrito a seguir:
1. Concepção e planejamento
- Definição dos objetivos educacionais e técnicos do banco de ensaios.
- Levantamento de requisitos de custo, espaço físico e segurança.
2. Projeto e modelagem
- Elaboração de desenhos técnicos em CAD do dispositivo de ensaio.
- Seleção dos materiais adequados para a estrutura e corpos-de-prova cilíndricos.
3. Construção e instrumentação
- Fabricação do dispositivo em oficina ou laboratório.
- Integração de extensômetros digitais (strain gauges) ou sensores ópticos de baixo custo.
- Implementação de um sistema de aquisição de dados (ex.: Arduino + interface gráfica).
4. Testes experimentais
- Realização de ensaios em corpos de prova metálicos padronizados (seguindo ASTM E8).
- Registro das curvas tensão × deformação e comparação com previsões teóricas.
- Construção do Círculo de Mohr em tempo real a partir dos dados coletados.
5. Validação e análise
- Comparação entre resultados experimentais e teóricos.
- Avaliação de possíveis fontes de erro e melhorias no sistema.
6. Divulgação e aplicação didática
- Elaboração de um manual de uso para estudantes e professores.
- Proposição de atividades práticas de laboratório baseadas no equipamento.
Objetivos principais:
- Tornar os conceitos de resistência dos materiais mais acessíveis e visuais.
- Fornecer um recurso de baixo custo para o ensino de engenharia.
- Estimular iniciação científica com análise crítica dos resultados.
A proposta também pode ser expandida futuramente para incluir o estudo de materiais alternativos
(compósitos, reciclados ou híbridos), fortalecendo a relação entre ensino, sustentabilidade e
inovação tecnológica.
e, quando necessário, consultar estudos específicos sobre o tipo de material ou configuração
experimental.
Referências selecionadas (sugestão de leitura):
1. ASTM E8/E8M - Standard Test Methods for Tension Testing of Metallic Materials. (ver sites e
publicações oficiais).
2. Kim, F. H. et al., 'Preparation of Cylindrical Tensile Specimens', NIST IR 8234, 2019.
3. Lin, A. C. et al., 'Shape or size matters? Towards standard reporting', 2024.
4. Zhang, X. et al., 'Experimental study on the axial tensile properties', 2023.
5. Chen, W. et al., 'Experimental and Theoretical Study on Tensile Mechanical...', MDPI, 2024.