16-11_Ensaio de Tracao

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Ensaio De Tração 
 
Augusta Isaac 
 
2 
Introdução 
 Propriedades mecânicas que são importantes para um 
engenheiro de projetos se diferem das de interesse de 
um engenheiro de produção. 
• Em um projeto mecânico, o módulo de elasticidade e a 
tensão de escoamento são as propriedades de 
interesse, já que informam até quando o material 
resistirá à deformação permanente sob uma carga 
aplicada. 
• Na produção, o objetivo é a aplicação de tensões 
superiores à tensão de escoamento em um material de 
forma a deformá-lo permanentemente. 
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Introdução 
• O comportamento mecânico de um material é 
determinado através de uma relação tensão-
deformação sob um estado de tensão aplicado (tração, 
compressão ou cisalhamento). 
• Faremos aqui uma introdução sobre o ensaio de tração 
uniaxial com o objetivo de determinar as propriedades 
mecânicas básicas de um material. 
• O ensaio deve ser conduzido de acordo com normas 
ABNT. 
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Ensaio de Tração – Princípios básicos 
• Uma força axial é aplicada à um 
corpo de prova com 
comprimento inicial lo, 
resultando em seu alongamento e 
na redução de sua seção 
transversal de A0 para A, até o 
momento da fratura. 
• A carga e a mudança da 
distância entre dois pontos fixos 
(comprimento útil) são 
monitoradas e usadas para 
determinar a relação tensão-
deformação. 
• Procedimento similar pode ser 
usado para amostras planas 
(chapas) 
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Princípios Básicos 
• Passo 1: Forma e tamanho 
originais de uma amostra, 
sem aplicação de carga. 
• Passo 2: Amostra sofre 
deformação homogênea. 
• Passo 3: Ponto de carga 
máxima e tensão máxima. 
• Passo 4: Início do 
empescoçamento 
(instabilidade plástica). 
• Passo 5: Amostra rompe. 
• Passo 6: Comprimento final. 
 
 
 
 
 
 
F 
L Lu 
Lf 
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Princípios Básicos 
 Primeiramente obtem-se a curva da carga vs. 
alongamento da amostra, a qual é registrada em 
tempo real por uma célula de carga e um 
extensômetro. Essas informações são então usadas 
para determinar 2 tipos de curvas: 
 
 
Tensão-deformação de engenharia 
 
Tensão-deformação verdadeira 
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Terminologia 
 Tensão e Deformação de Engenharia: 
• Essas quantidades são definidas com relação à área e 
ao comprimento inicial da amostra. 
• Tensão de engenharia (e) em um ponto: razão entre a 
carga ou força instantânea (F) e a área inicial (Ao). 
• Deformação de engenharia (e): razão entre a mudança 
do comprimento (L-Lo) e o comprimento inicial (Lo). 
e
o
F
A
  0
0
L L
e
L


8 
Terminologia 
 Curva Tensão – Deformação de Engenharia: 
 
 
• A curva tensão-deformação 
de engenharia (e- e) é obtida 
através da curva força - 
alongamento. 
 
• O ponto de escoamento, 
chamado de tensão de 
escoamento (Y) marca o 
início da deformação plástica. 
 
 
Terminologia 
• Algumas vezes, pode ser difícil identificar o valor da 
tensão de escomamento a partir de um ensaio. Por isso, 
traçamos um linha // parte elástica a partir de 0,2% de 
deformação. 
• O ponto máximo da curva σ-ε de engenharia, (Fmax/Ao), 
é o limite de resistência à tração e significa: 
– o fim da deformação uniforme; 
– o início da estricção (i.e. instabilidade plástica). 
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Comportamento σ – ε típico 
de um metal, com 
deformações elástica e 
plástica. O limite de 
proporcionalidade P e a 
tensão de escoamente σy 
(ou Y), determinada a partir 
de 0,2% deformação (quando 
a deformação plástica é 
notável). P situa-se em uma 
região onde a transição do 
regime elástico para o 
plástico é gradual. 
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Terminologia 
 Dutilidade: 
• Quantidade de deformação que um material suporta 
antes da fratura. Um material que experimenta uma 
deformação plástica muito pequena ou nenhuma até o 
momento de fratura é chamado de frágil. 
• Em geral, a dutilidade de um corpo de prova é definida 
como função do alongamento (EL) ou da redução de 
área (AR), antes da fratura: 
 
 
 
 
12 
Terminologia 
 Nota: Para um dado valor de 
carga e alongamento, a tensão 
verdadeira é maior que a de 
engenharia, enquanto que a 
deformação verdadeira é 
menor que de engenharia. 
 
 
 
 
 
 
Tensão e deformação verdadeira: 
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Terminologia 
 Tensão e Deformação Verdadeiras: 
• Tensão verdadeira () usa a área instantânea do corpo de 
prova, em um dado ponto. 
 
 
 
• Deformação verdadeira é definida como o alongamento 
instantâneo por unidade de comprimento de um corpo de 
prova. 
 
 
 
• A relação entre valores de engenharia e verdadeiros são dados 
por: 
F
A
 
o
L
oL
dL L
ln
L L
  
e(1 e)   
ln(1 e)  
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Terminologia 
 Encruamento: 
• Na região plástica, a tensão verdadeira aumenta 
continuamente. Isso implica que o metal está se 
tornando cada vez mais forte com o aumento da 
deformação. Então, o nome “strain hardening” ou 
encruamento. 
• A relação entre tensão veradeira e deformação 
verdadeira, i.e. curva de fluxo pode ser expressa por 
uma power law: 
 
 onde n é o coeficiente de encruamento. 
nK  
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Terminologia 
• A região plástica de uma 
curva tensão-deformação 
verdadeira plotada em escala 
log-log fornece o valor de n 
através da inclinação da reta 
e o valor de K por meio do 
valor da tensão verdadeira 
para deformação equivalente 
à 1. 
 log ()=log(K)+n*log(ε) 
 
 
 
 
 Encruamento: 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
• Para materiais que seguem a “power law”, a deformação verdadeira 
quando a tensão é máxima corresponde à n. 
Terminologia 
Nota: em um gráfico log-log, usa-se os valores após a 
tensão de escoamento e antes da instabilidade plástica. 
 
• Um material que exibe coeficiente de encruamento 
(n=0) é conhecido como perfeitamente plástico. Tal 
material exibe escoamento constante, independente da 
deformação. 
• K pode ser determinado a parte da insterseção-y ou por 
meio da substituição de n e dos dados referentes ao 
regime plástico na “power law”. 
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17 
F

bonds 
stretch
return to 
initial
1. Initial 2. Small load 3. Unload 
Elastic means reversible. 
Deformação Elástica 
18 
1. Initial 2. Small load 3. Unload 
Plastic means permanent. 
F

linear 
elastic
linear 
elastic
plastic
Deformação Plástica (Metais) 
(c)2003 Brooks/Cole, a division of Thomson Learning, Inc. Thomson Learning™ is a trademark used herein under license. 
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Exemplo de Ensaio de Tração 
Força vs. Alongamento (dados obtidos a partir de um ensaio de tração): 
Al 6061 
Load Vs. Elongation
0
2000
4000
6000
8000
10000
12000
0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 0.35 0.4
Elongation (in.)
Lo
ad
 (l
b)
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Tensão vs. Deformação de Engenharia 
Al 6061 
Engineering Stress vs. Engineering Strain
0
10000
20000
30000
40000
50000
60000
0 0.02 0.04 0.06 0.08 0.1 0.12 0.14 0.16 0.18 0.2
Engineering Strain (in/in)
En
gi
ne
er
in
g 
St
re
ss
 (p
si
)
e
o
F
A
 
0
0
L L
e
L


Exemplo de Ensaio de Tração 
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Tensão vs. Deformação de Engenharia 
(calculado a partir da σ – ε engenharia): 
Al 6061 
 
 
True Stress vs. True Strain
0
10000
20000
30000
40000
50000
60000
0 0.02 0.04 0.06 0.08 0.1 0.12 0.14 0.16 0.18
True Strain (in/in)
Tr
ue
 S
tr
es
s 
(psi
)
0
ln
L
L

A
F

Exemplo de Ensaio de Tração 
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Exemplo de Ensaio de Tração 
Efeito do Encruamento: 
 
• A influência do encruamento na carga vs. alongamento 
durante um ensaio de tração pode ser demonstrada por 
meio de uma análise usando o método dos elementos 
finitos (MEF). 
 
• Considere dois materiais: 
– Aço inoxidável: K = 188 ksi; n = 0.33 
– Liga de alumínio: K = 80 ksi ; n = 0.10 
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Tensile Test Example 
Efeito do Encruamento: 
0
20
40
60
80
100
120
140
160
180
0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6
True Strain (in/in) 
Tr
ue
 S
tre
ss
 (k
si
) 
Material 1 Material 2
Stainless Steel Aluminum 
K=188 
n=0.33 
K=80 
n=0.10 
FRACTURA DÚCTIL/FRÁGIL 
Ductile 
fracture 
Fragile 
fracture 
Fratura 
(c)2003 Brooks/Cole, a division of Thomson Learning, Inc. Thomson Learning™ is a trademark used herein under license. 
• Deformação localizada de um material dútil durante 
um ensaio de tração. 
Fratura 
FRACTURA DÚCTIL Fratura Dútil 
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• Explique fratura dútil e frágil de ponto de vista microcópico. 
Quais as técnicas são utilizadas para avaliar os mecanismos de 
fratura dos materiais. Mostre exemplos.