Ensaio de tração

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Ensaio de tração
Expermimento III
Felipe Almeida
Gabriel Trama
João Chad
Renan Machado
Laboratório de Engenharia de Materiais II
 LORENA
2017
Introdução
A curva tensão-deformação é uma descrição gráfica do comportamento de deformação de um material sob carga de tração uniaxial. O ensaio consiste em carregar um corpo de prova, submetendo-o a uma carga de tração que aumenta gradativamente. Os valores de carga e deslocamento são medidos continuamente por um extensômetro ao longo do ensaio e traçada a curva de comportamento. Estes podem estar anexados na barra ou na máquina, porém o método mais preciso consiste em anexar os extensômetros no corpo de prova.
A partir de um ensaio de tração, conferiu a existência de dois formatos típicos de curvas para materiais metálicos: as curvas para os metais dúcteis e as curvas para os metais frágeis. Um material dúctil é aquele que pode ser alongado, flexionado ou torcido, ou seja, um material que normalmente possui deformação plástica antes de romper-se. Um material dito frágil possui elevado módulo de Young quando comparado aos metais e aos polímeros, porém rompe-se ao fim do regime elástico, ou seja, há pouca deformação plástica. Para estes materiais o domínio plástico é pequeno, indicando sua pouca capacidade de absorver deformações permanentes.
Figura I: Exemplos de curvas de tensão e deformação em alguns materiais
Muitas das propriedades mecânicas do material podem ser obtidas através de um simples ensaio de tração. Determinando essas propriedades é possível obter uma previsão da resposta do material a uma dada tensão admissível. Para fins práticos, uma 
das maneiras mais rápidas de avaliar a qualidade e a capacidade de estruturas e equipamentos é o ensaio de tração. 
1.2 Propriedades adquiridas pelo ensaio de tração
O ensaio de tração permite avaliar características de resistência e de ductilidade que podem ser usadas para estabelecer critérios de controle de qualidade que assegurem desempenho. Para isso é necessária a padronização dos métodos de ensaio e dos corpos de prova, com relação a tamanho, forma e técnicas para a obtenção das amostras. As seguintes propriedades são:
A tensão limite de escoamento (σe) é a tensão que quando aplicada no corpo promove a deformação plástica. Outra tensão importante é a tensão limite de resistência (σmáx); a partir desse valor a deformação do corpo não é homogênea em todo o corpo, ou seja, há formação de um "pescoço" onde se concentra a maior parte da deformação. De maneira geral, pode-se encontrar a tensão pela formula geral:
σ = E.ϵ
A deformação (ε), ou deformação de engenharia, é obtida através da relação entre o alongamento (∆L) do corpo de prova e seu comprimento inicial (L0). A deformação é uma medida de natureza adimensional, porém na literatura muitas vezes é representada com a unidade [ε] = mm / mm ou em percentual. Sua fórmula é:
ϵ = ∆L / L0 = (L - L0) / L0
	
	
As propriedades de maior relevância retiradas das medidas de deformação são:
O alongamento à fratura (ϵfratura) e o comprimento de fratura (Lfratura). Sendo o alongamento a deformação total do corpo de prova e o comprimento de fratura o comprimento total do corpo, que é dado pela fórmula:
	ϵfratura = [(Lfratura - L0) / L0]x 100	
Estricção (φ) é a deformação vista pela área até a fratura e é dada pela formula:
	φ = Ao - Afratura/ Ao
Módulo de elasticidade (E): fornece uma indicação da rigidez do material, sendo inversamente proporcional à temperatura e pouco dependente de pequenas variações na composição química de elementos cristalinos (por exemplo, nos aços). Segundo a expressão simplificada da lei de Hooke o módulo de elasticidade pode ser expresso como:
E = σ / ε
Onde σ é a tensão na qual se obtém a deformação ε. Esta deformação deve ser medida por meio de extensômetros para se evitar que a deformação do sistema de testes altere os valores do módulo de elasticidade medidos.
Coeficiente de Poisson (v): o coeficiente de Poisson mede a rigidez do material na direção perpendicular àquela em que a carga está sendo aplicada. O valor deste coeficiente é determinado pela relação entre as deformações na direção de aplicação de carga e a deformação medida na direção perpendicular:
v = - εy / εx
 3
																						 
2-Procedimento
Mediu-se o comprimento e o diâmetro de quatro corpos de provas (um para cada grupo) anteriormente usinados. Após a medição prendeu-se o corpo de prova em uma máquina de tração eletromecânica através de uma garra por força mecânica, Figura 1. A máquina foi ajustada em uma carga de 20kN com a velocidade constante de 1mm/min. Os resultados da máquina foram obtidos através de um extensômetro anexado na máquina.
Figura 1: Garras da máquina de tração fixando o corpo de prova durante o ensaio
	
Corpos de prova 
	Do (mm)
	
	Lo (mm) 
	Lf (mm)
	Df (mm)
	1º
	6,01
	
	30
	42,17
	3,5
	Corpos de prova 
	Do (mm)
	
	Lo (mm) 
	Lf (mm)
	Df (mm)
	2º
	5,99
	
	30
	38,62
	3,71
	Tabela 1- dados obtidos no experimento
	
	
	
	
	
	
3- Resultados e discussão
3.1- Determinação do Alongamento na fratura 
	Possibilitou-se por meio dos dados da Tabela 1 calcular as propriedade de alongamento à fratura, demonstradas na Tabela 2. Todas as propriedades obtidas na Tabela 2 estão relacionadas às características físicas do corpo no instante anterior a falha. 
Tabela 2: Propriedades mecânicas obtidas pela dimensão do material após à fratura.
	Corpos de prova (bem sucedidos)
	Comprimento à fratura Lf (mm)
	Alongamento à fratura ϵ (%)
	1º
	42,17
	40,56
	Corpos de prova (bem sucedidos)
	Comprimento à fratura Lf (mm)
	Alongamento à fratura ϵ (%)
	2º
	38,62
	28,73
4.2 Grafico obtido da maquina de tração
LABORATÓRIO DE ENSAIOS MECÂNICOS
 EEL- USP - ESCOLA DE ENGENHARIA DE LORENA
 Relatório de Ensaio
Máquina: Emic DL10000	Célula: Trd 28	Extensômetro: Trd 1	Data: 25/08/2017	Hora: 07:50:05
 Programa: Tesc versão 3.04	Método de Ensaio: TRAÇÃO_SERGIO_EXTENSÔMETRO
	Diâmetro
	Compr. Base
	Força
	Força
	Deformação
	Deformação
	Tensão
	Tensão
	
	
	@Força Max.
	@Ruptura
	@Força Max.
	@Ruptura
	@Força Max.
	@Ruptura
	(mm)
	(mm)
	(N)
	(N)
	(mm)
	(mm)
	(MPa)
	(MPa)
	6.01
	30.00
	13593.31
	9458.57
	5.00
	9.47
	479.17
	333.42
	5.99
	30.00
	13555.05
	9630.72
	4.66
	8.13
	481.01
	341.76
	6.07
	30.00
	14132.06
	10287.43
	3.76
	6.83
	488.36
	355.50
	6.01
	30.00
	13618.81
	9579.71
	5.13
	9.77
	480.07
	337.69
																																			 5
											 
4 Conclusão
O ensaio de tração mostrou-se satisfatório para auxiliar em nossos conhecimentos sobre a resistência envolvidas nos corpos de prova que foram ensaiados. Conseguiu-se ilustrar também a importância desse tipo de ensaio na seleção dos materiais que são utilizados em aplicações em todos os setores industriais. 
Por fim, o equipamento nos apresentou alguns parâmetros que fez com que o ensaio se saísse de maneira completa. Porém devemos salientar algumas diferenças nos corpos de prova que se mostraram nítidas. Isso pode ser exemplificado através do desempenho distinto durante o ensaio. A hipótese para isso ter ocorrido seria pelo fato de algum possível erro na sua manufaturados corpos de prova, mas essa diferença na produção nos corpos também pode se mostrar positiva, pois conseguiu-se analisar dois corpos de comportamentos diferentes, exemplificando ainda mais o experimento.
5-Bibliografia
GARCIA; Amauri; SPIM; Jaime Alvares; SANTOS; Carlos Alexandre dos. Ensaios dos materiais. Rio de Janeiro: LTC, c2000; 
SOUZA, Sérgio Augusto de Ensaios Mecânicos em Materiais Metálicos – Fundamentos Teóricos e Práticos, São Paulo, Edgard Blücher, 1982; 
HIBBELER, R.C. Resistência dos Materiais. 5°ed. São Paulo: Pearson Prentice Hall, 2008.