Questionário Propriedades Mecânica - Tração

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Questões: Ensaio de Tração
Explique, de forma sucinta, como ocorre um Ensaio de Tração.
No ensaio de tração, o corpo de prova é fixado pelas extremidades às garras e é sujeitada a um esforço de tração gradualmente crescente, provocando um alongamento (deformando) o corpo de prova, até a ruptura. As deformações são medidas por um extensômetro acoplado à parte útil do corpo de prova. A força de tensão atua na seção transversal do material ensaiado.
Calcule a deformação sofrida por um corpo de 20cm, que após um ensaio de Tração passou a apresentar 22cm de comprimento. Expresse o resultado percentual.
Aplicando a fórmula referente a deformação:
Em que consiste o fenômeno denominado de estricção e o que ocorre com a tensão aplicada no corpo de prova a partir desse fenômeno?
 Como se sabe, o fenômeno de estricção é também denominado de empescoçamento do corpo de prova. Esse fenômeno ocorre quando, durante o ensaio de Tração, é atingido o valor máximo de tensão (Tensão Máxima de Ruptura ), e o corpo de prova sofre uma redução de sua área de seção transversal e, por isso, a partir desse fenômeno, a tensão tende a se reduzir até que o material ensaiado se rompa.
Diferencie, de forma sucinta, Deformação Elástica e Deformação Plástica.
Deformação elástica corresponde à deformação não permanente, ou seja, uma vez cessados os esforços, o material retorna ao seu estado inicial ( antes de ser ensaiado ). Deformação plástica corresponde à deformação permanente, em que ao cessar os esforços, o material recupera a deformação elástica, mas fica com uma deformação residual plástica, ou seja, não retorna ao seu estado inicial ( antes de ser ensaiado ).
Esboce os gráficos tensão (σ) versus deformação (ε) para materiais dúcteis e frágeis e explique o comportamento dos mesmos.
(a)
(b)
Dentre os gráficos esboçados, o (a) se refere a materiais dúcteis e o (b) a materiais frágeis. O comportamento do gráfico (b) pode ser explicado pela falta de ductilidade e tenacidade dos materiais frágeis. O corpo de prova, neste caso no ensaio de tração, vai se deformando elasticamente e logo, com uma pequena deformação plástica, se rompe. Ou seja, materiais frágeis conseguem absorver pouca energia no regime plástico até a sua ruptura, logo o gráfico correspondente logo acaba no fim do regime elástico.
O gráfico (a), referente aos materiais dúcteis, ilustra a alta ductilidade da maioria dos metais, por exemplo. Estes são deformados elasticamente e, depois, conseguem acumular maior energia no regime plástico do que os materiais frágeis. 
Isto também pode ser evidenciado se calcularmos a área abaixo da curva (σ) versus (ε) até o ponto da fratura, o que resulta na tenacidade do material em questão (medida da habilidade de um material absorver energia até a sua fratura). Através dos gráficos, ilustra-se que a tenacidade dos materiais dúcteis é muito maior do que comparada a dos materiais frágeis:
Baseando-se no resultado do ensaio de tração representado abaixo, determine:
Módulo de elasticidade do material;
Resistência do material ao escoamento;
Resistência à tração.
O módulo de elasticidade do material é dado pela inclinação da reta na fase elástica do gráfico tensão versus deformação. Mas, utilizando a Lei de Hooke (válida somente para o regime elástico):
E= = = 150 000 N/mm2
Para calcular a resistência do material ao escoamento traça-se uma reta paralela ao gráfico passando pela pré deformação de 0,002 =0,2% e localiza-se a interseção com a curva tensão-deformação. Este ponto, de acordo com o gráfico, é aproximadamente em 465 N/mm2. 
A resistência à tração do material em questão é dado pelo ponto máximo da curva tensão-deformação que é, aproximadamente, 620 N/mm2.
Um pedaço de Titânio originalmente com 400mm de comprimento é tracionado com uma tensão de 425MPa. Se a sua deformação é inteiramente, qual será o alongamento resultante? Dados: Etitânio=107GPa.
A partir da equação da Lei de Hooke E= , e considerando , temos que:
Logo,
Aplicando os valores na equação obtida:
Quais são as informações principais de um gráfico gerado pelo ensaio de tração? Faça desenho do gráfico.
O gráfico gerado por um ensaio de tração tem como principais informações a deformação elástica sofrida pelo material (que corresponde a parte inicial do gráfico), a partir do limite de escoamento tem-se a deformação plástica sofrida pelo material onde quando chega ao seu ponto máximo tem-se o limite de resistência à tração. Após esse ponto o corpo de prova começa a formar estricção e o último ponto do gráfico tem-se o limite de resistência à ruptura.
O ponto 3 corresponde a tensão limite de proporcionalidade, o ponto 2 corresponde ao limite de escoamento, o ponto 1 corresponde ao limite de resistência à tração e por fim tem-se o ponto 4 que é o limite de resistência à ruptura. 
O limite de proporcionalidade é importante para metais que possuem transição gradual do regime elástico para o plástico, as deformações plásticas se iniciam no ponto na qual a curva tensão-deformação deixa de ser linear, sendo este ponto chamado de limite de proporcionalidade. No entanto, é difícil determinar este ponto precisamente. Como conseqüência, criou-se uma convenção na qual é construída uma linha reta paralela à porção elástica, passando geralmente pela deformação de 0,002.
A partir da figura abaixo, determine cada região do gráfico ( as regiões OA, BC E CD) e explique o que ocorre em cada uma delas.
A região OA é responsável pela região elástica do material, ou seja, se aquele esforço aplicado ao material for cessado, o corpo de prova voltará a sua forma normal, não é permanente. Quanto maior for o módulo, mais rígido será o material. Essa região nos diz o módulo de elasticidade do material por meio de sua inclinação e também a sua resiliência que é a capacidade de um material absorver energia quando ele é deformado elasticamente. Não se pode esquecer que o módulo de elasticidade difere com o aumento da temperatura.
A região BC é responsável pela região plástica do material, do limite de escoamento até o início da formação da estricção que é o limite de resistência máximo à tração. A deformação plástica é não-recuperável e ela vai aumentando até a formação de um “pescoço” no corpo de prova.
A região CD vai do limite de resistência à tração até a tensão de ruptura do material. Essa região e já ocorreu a estriccão e a partir desse momento apenas aquela área vai ser a responsável pelo esforço produzido pelo ensaio de tração, ou seja, ocorre uma deformação local. Assim a tensão vai se reduzindo, podendo ser vista pelo ensaio até que o corpo de prova se rompe.
Uma observação importante é a tenacidade que ocorre em toda curva de tensão – deformação, após o limite de escoamento. A tenacidade é a habilidade de absorver energia na região plástica. 
Qual é a diferença entre as curvas dos ensaios de tração nos matérias poliméricos em geral e nos materiais cerâmicos também em geral? Faça desenhos esquemáticos.
Os materiais poliméricos são conhecidos por apresentar grande elasticidade, ou seja, a região do gráfico responsável pela deformação elástica é grande. Segue abaixo um gráfico de tensão versus deformação, onde se apresentam vários tipos de polímeros.
A curva a é responsável por polímeros frágeis, a curva b é responsável por polímeros plásticos e a curva c é responsável por polímeros elastômeros.
Como se pode observar, os polímeros frágeis apresentam apenas deformação elástica. Os polímeros plásticos apresentam grandes deformações plásticas, já os polímeros elastômeros, conhecidos também como pneumáticos, onde apresentam grandes propriedades elásticas, essas propriedades devem-se as ligações cruzadas que esses materiais fazem garantindo sua elasticidade.
Os materiais cerâmicos são conhecidos por sua fragilidade, por isso não apresentam deformações plásticas, podendo ser analisado pelo gráfico abaixo:
Com issopode-se observar que os materiais cerâmicos não apresentam deformações plásticas, o que difere com alguns tipos de polímeros como por exemplo os polímeros plásticos.