Relatorio Ensaio de Tração

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UNIVERSIDADE FEDERAL DOS VALES DO JEQUITINHONHA E MUCURI- 
UFVJM 
INSTITUTO DE CIÊNCIAS E TECNOLOGIA – ICT 
BACHARELADO EM CIÊNCIA E TECNOLOGIA 
 
20141020061 – Caroline Coelho de Macêdo 
20142020015 – Larissa Magalhães de Almeida Melo 
20142020079 – Filipe Bruzinga Brant 
20142020084 – Igor de Castro Martins 
20142020138 – Túlio de Melo Santana 
20142020139 – Vitor Justus Leal 
20142020143 – Mayara Araújo Ferreira 
20152020018 – Marcos Silva Cunha 
20162020106 – Marcos Vinicius Barbosa de Oliveira Sa 
2012202019 - Vinicius Vasconcelos da Silva 
 
 
 
 
ENSAIO DE TRAÇÃO 
 
 
 
Trabalho apresentado à disciplina 
de Resistência dos Materiais, 
Turma B – Grupo 1, ministrada pela 
 Profa. Mariana Vasconcellos. 
 
 
 
 
 
10 de agosto de 2017 
Diamantina – MG 
1. Introdução 
 
Por meio de ensaios é que verificamos se um material apresenta ou não as propriedades 
que o tornará adequado para uso. Os ensaios mecânicos dos materiais são 
procedimentos padronizados que compreendem testes, cálculos, gráficos e consultas a 
tabelas, tudo isso de acordo com normas técnicas. 
Realizar um ensaio consiste em submeter um corpo de prova do material que vai ser 
processado industrialmente a situações que simulam os esforços que eles vão sofrer nas 
condições reais de uso, chegando a limites extremos de solicitação. Podem ser feitos 
ensaios de tração, compressão, flexão, cisalhamento, embutimento metalográfico 
dobramento etc. [1] 
O ensaio realizado foi o de tração, que é considerado de fácil execução e reprodução. O 
mesmo consiste em aplicar uma força uniaxial no material, tendendo-o a alongá-lo até o 
momento de sua fratura. E permite obter o limite de resistência tração (u), limite de 
escoamento (e), módulo de elasticidade (ε), módulo de resistência , módulo de 
tenacidade (Ut), ductilidade, coeficiente de encruamento (n) e coeficiente de 
resistência (k). [3] 
Máquinas utilizadas no ensaio de tração: 
 
 
 
2. Objetivo 
 
O ensaio de tração tem como objetivo a observação, caracterização e documentação 
do comportamento mecânico de um determinado material quando submetido à força 
de tração. Esse estudo permite a construção de curvas tensão x deformação de 
engenharia e determinação dos valores de módulo de elasticidade (E), limite de 
escoamento (σe), limite de resistência à tração (σr), deformação convencional (ε) 
após a fratura e redução de área ou estricção (Ra) dos materiais ensaiados. 
 
3. Materiais 
Equipamento – WDW 100EB (capacidade 100kN) 
Dados do corpo de prova em Anexo 01. 
 
4. Procedimento 
 
Identificou-se o material do corpo de prova, fizeram-se as medições iniciais do mesmo, 
utilizando um paquímetro, e anotaram-se os dados. 
Colocou-se adequadamente o corpo de prova preso às garras de fixação, ajustando 
manualmente a altura da barra tracionada, de modo que as garras estivessem alinhadas e 
que não houvesse nenhuma força atuando na célula de descarga. Definiu-se no software 
o método no qual foi realizado o ensaio (tração), as dimensões do corpo de prova, 
velocidade do ensaio e de retorno, os limites de operação do equipamento, a forma de 
apresentação dos resultados, entre outros. O corpo de prova foi então submetido a um 
esforço que provocou um alongamento ou estiramento do mesmo, causado pela 
aplicação de uma carga gradativa. 
Com a ruptura do material finalizou-se o ensaio, e então, se observou o gráfico, de 
tensão por deformação, gerado pelo software conforme os valores obtidos do corpo de 
prova. 
 
 
 
 
 
 
5. Resultado e discussão 
 Dados Coletados: 
Rotina de ensaio: Tração – Retangular – Sem extensometro 
Formato do Material: Plates 
Tempo de ensaio: 558.5 s 
Deslocamento da célula: 46.5616 mm 
Anexo 02 
 
 Gráfico: Força X Alongamento a partir dos dados experimentais 
 
 
 
 
 
 
 
 Gráfico: Tensão X Deformação a partir dos dados experimentais. (anexo 
03) 
 
 
 Compare o gráfico Tensão x Deformação de engenharia e real. 
A tensão de engenharia e definida como: 
 
A deformação de engenharia é, portanto uma grandeza adimensional e representa um 
valor médio específico da deformação tomado sobre a extensão do segmento observado. 
O valor da tensão de engenharia é prático, porém não é preciso, pois o corpo muda de 
seção transversal ao ser tracionado. A fórmula da tensão utiliza a área inicial para o 
cálculo. 
 
A deformação real ou verdadeira é definida como: 
 
Se o valor da tensão e tomado constante, sobre uma determinada seção transversal, isto 
é uniformemente distribuída sobre a área da seção, tem-se: 
 
 A relação entre a tensão de engenharia e a tensão verdadeira e dada por: 
 
 
Logo, podemos dizer que quando analisamos um gráfico de tensão de engenharia, 
pensamos em um corpo de prova ( ou um corpo qualquer) que não se leva em 
consideração a variação de sua seção transversal, já no gráfico de tensão real ou tensão 
verdadeira leva-se em consideração a variação da seção transversal. 
 Escolha quatro pontos da região linear elástica e calcule o módulo de 
elasticidade para cada ponto. Calcule a média e compare com um 
material similar tabelado. 
O módulo de elasticidade é obtido por meio da fórmula 𝜎 = 𝐸 ∗ 𝜖, tal que E =
σ
ϵ
. 
Utilizando quatro pontos da região elástica para efetuar o calculo, temos 
E1 = 
34,53𝑥106
0,001703
 = 20,27598 GPa 
E2 = 
69,05𝑥106
0,003406
 = 20,27598 GPa 
E3 = 
120𝑥106
0,0042
 = 28,57142 GPa 
E4 = 
207,16𝑥106
0,005677
 = 36,491104 GPa 
A média dos módulos de elasticidade para estes pontos é dada por 
Emed = 
𝐸1+𝐸2+𝐸3+𝐸4
4
 = 
105,614
4
, tal que Emed = 26,4036 GPa. 
Como a máquina utilizada durante o experimento encontrava-se descalibrada, não foi 
possível obter o valor apropriado para o módulo de elasticidade, sendo que o módulo de 
elasticidade padrão para uma liga de aço A-36 é de 200 GPa. Como pode-se observar, o 
valor médio obtido por meio do cálculo foi de uma grandeza menor. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 A partir dos dados experimentais, assinale qual é a região elástica e 
plástica. Calcule qual foi a deformação elástica máxima e o 
alongamento elástico. 
A região assinalada no gráfico ‘Tensão x Deformação’ pela cor vermelha é a região 
elástica do material, e a região em azul é a região plástica do material. 
 
 
De acordo com os dados coletados, o comprimento inicial da amostra era Li = 246 mm e 
o comprimento final Lf = 291 mm. Assim, a deformação elástica máxima é dada por 
𝜖 = 
291−246
246
 = 0,18292 mm/mm. 
O alongamento elástico da amostra é dado por ΔL = 291-246 = 45 mm. 
 
 Defina a carga de escoamento e limite de escoamento. 
O limite de escoamento representa a tensão na qual ocorre o fenômeno de escoamento 
no material. Este pode ser obtido pela expressão a seguir. 
σe=Pe/A0 
Na expressão anterior, σe representa o limite de escoamento, Pe representa a carga de 
escoamento e A0 representa a área inicial da seção transversal do corpo de prova. 
A partir dos dados, aproximados, do gráfico obtido pelo ensaio de tração, é possível 
obter o valor para Pe, e como A0 é um valor conhecido, 40,92 mm
2
, torna-se fácil 
realizar o cálculo do limite de escoamento. Logo, para uma carga de escoamento, Pe, de 
aproximadamente 8500 N, temos que: 
σe=8500 N/40,92 mm
2
 
σe=207,72 N/ mm
2 
 
 Defina a carga máxima e limite de resistência. 
O limite de resistência é utilizado para especificar os materiais, da mesma forma que a 
análise química identifica os materiais. O limite de resistência à tração do materialensaiado é calculado pela carga máxima atingida no ensaio e corresponde à tensão 
máxima. O cálculo pode ser feito dividindo-se a força máxima pela área inicial da 
secção transversal do corpo de prova, como na equação a seguir. 
σt=Pm/A0 
Na expressão anterior, σt representa o limite de resistência, Pm a carga máxima atingida 
no ensaio e A0 a área inicial da seção transversal do corpo de prova. 
 Novamente, por meio dos dados aproximados obtidos do gráfico do ensaio de 
tração, torna-se fácil realizar o cálculo do limite de resistência. Com uma carga máxima 
atingida de aproximadamente 12200 N, temos que: 
σt=12200 N/40,92 mm
2
 
σt=298,14 N/ mm
2
. 
 
 Defina carga de ruptura e limite de ruptura. 
É o ponto de resistência máxima de um objeto quando submetida a esforço de tração. É 
a medida da carga aplicada no momento da ruptura. 
A escolha de um objeto pode ser feita pela determinação de sua carga de ruptura, o que 
lhe confere mais ou menos resistência a carga de trabalho, esta sim se refere a segurança 
do seu uso. 
 Sabemos que tensão é força pela área a carga de ruptura será a força realizada no 
momento da ruptura assim temos F=A x σ. 
F=2,9 x (10^8) x 12,18 x (10^-6) 
F=3166,8 N 
 
 Defina tensão real de ruptura. 
Tensão real pode ser calculada através da razão entre a força e a área do material em 
certo tempo, para fins de precisão conhecemos a área inicial e a final, assim 
utilizaremos a força final e a área final para efetuar o calculo : 
σ =F/A 
σ = 3166,8 / 12,18 x (10^-6) 
σ =260 MPa. 
 
 Defina o alongamento percentual. 
Em ensaios de tração temos que o alongamento percentual de uma peça é obtido através 
da equação abaixo: 
 
%𝐴𝐿 =
(𝐿𝑓 − 𝐿𝑖)
𝐿𝑖
× 100 
 
Onde: Lf → Comprimento final 
 Li → Comprimento inicial 
 
Assim, através dos dados obtidos no ensaio (Lf = 291 mm, Li = 246 mm) temos: 
 
%𝐴𝐿 = 
(291 − 246)
246
× 100 
 
%𝐴𝐿 = 
45
246
× 100 
 
%𝐴𝐿 = 18,293% 
 
Assim o corpo de prova alongou-se aproximadamente 18,3% até a ruptura. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 Faça um esboço mostrando o aspecto da amostra tracionada após a 
ruptura. (Anexo 04) 
 
 
 
 O que ocorreu após a máxima força até a ruptura do corpo de prova? 
O fenômeno de estricção, onde a área transversal diminui, fazendo com que, a carga 
necessária para continuar a deformação também diminua, fazendo com que a tensão 
convencional também diminua, produzindo uma queda na curva do gráfico de Tensão x 
Deformação após o ponto de carga máxima, até chegar ao ponto de ruptura. 
 
 Qual a espessura final do corpo de prova após a ruptura? 
A menor espessura observada no corpo de prova após a ruptura foi de: 1,4mm. 
 
 Se o coeficiente de poisson for igual a 0,4 qual seria a deformação na 
espessura (mm/mm) no limite da região elástica linear? 
 
Analisando o gráfico de tensão x deformação, temos que no limite de região elástica 
linear, temos uma tensão de 2,1 MPa e uma deformação longitudinal de 
0,006(mm/mm), e aplicando na fórmula do coeficiente de Poisson temos : 
v = -(
𝜖 𝑙𝑎𝑡 
𝜖 𝑙𝑜𝑛𝑔
) 
𝜖 𝑙𝑎𝑡 = −(𝜖 𝑙𝑜𝑛𝑔 ∗ 𝑉) 
𝜖 𝑙𝑎𝑡 = −(0,006 ∗ 0,4) 
𝜖 𝑙𝑎𝑡 = −0,0024(
𝑚𝑚
𝑚𝑚
) , o sinal negativo indica que a espessura diminuiu. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
6. Conclusão 
 
Por meio do ensaio de tração realizado no corpo de prova, foi possível identificar e 
conhecer as propriedades mecânicas deste material. O ensaio obteve sucesso em 
demonstrar de forma objetiva e didática a ruptura de um material quando submetido a 
uma força de tração. No entanto, foram identificadas possíveis fontes de erros nos dados 
em virtude da falta de calibração do equipamento, o resultado obtido não condiz com o 
esperado. Além disso, o ensaio de tração permitiu conhecer o comportamento do 
material, através de um corpo de prova, durante o ensaio prático, e também foi possível 
a aplicação de equações para realizar os cálculos das propriedades mecânicas. Apesar da 
discrepância apresentada entre os valores experimentais dessas propriedades com os 
valores teóricos. A aula prática foi de grande importância, visto que, a partir da 
metodologia utilizada no ensaio de tração, conseguiu-se obter um melhor entendimento 
no que diz respeito a ensaios de tração e análise do comportamento do material por 
meios de gráficos, conseguindo-se assim, identificar as propriedades mecânicas do aço 
A-36. 
Por conseguinte, a diferença nos resultados indica a importância da calibração e 
manutenção de equipamentos mecânicos, bem como, a importância da utilização das 
normas e atentar-se aos detalhes práticos. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Referências 
[1] Ensaio de tração. Disponível em : 
<https://edisciplinas.usp.br/pluginfile.php/217019/mod_resource/content/1/Ensaio%20d
e%20Tra%C3%A7%C3%A3o.pdf>. Ultimo acesso: 08 de agosto de 2017. 
 
[2] CHIAVERINI, Vicente. Tecnologia Mecânica – Estrutura e Propriedades 
Processos de Fabricação, vol 1, Ed McGraw-Hill do Brasil,1° edição (1979), São 
Paulo; 
[3] HIBBELER, R.C. Resistência dos Materiais, 3.º Ed., Editora Livros Técnicos e 
Científicos, 2000; 
[4] BEER, F.P. e JOHNSTON, E.R.. Resistência dos Materiais, 4.º Ed., Makron 
Books; 
[5] JR, William D. Callister. Ciências e Engenharia de Materiais: Uma 
Introdução. Ed. LTC, 5 ed. 
[6] Notas de aula.