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Tração Convencional

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UNIVERSIDADE ESTADUAL PAULISTA
 “JÚLIO MESQUITA FILHO”
CAMPUS GUARÁTINGUETÁ
Propriedade Mecânica dos Materiais
Assunto: Ensaio de tração convencional
Professor: Tomaz Manabu Hashimoto
Luiz Henrique Torres da Costa 101031
Guaratinguetá 2012
Introdução
O teste de tração é bastante utilizado para controle de especificações da matéria-prima. Os resultados fornecidos pelo ensaio de tração são fortemente influenciados pela temperatura, velocidade de deformação, anisotropia do material, pelo tamanho do grão, porcentagem de impureza, bem como condições de ensaio.
Objetivo
O objetivo do experimento consiste em se obter as características de diversos materiais no que diz respeito à tração.
Fundamentação Teórica
No estudo das ciências dos materiais, bem como no seu dimensionamento, são de grande importância vários parâmetros obtidos através dos ensaios. Podemos definir ensaio como a observação do comportamento de um material quando submetido a ação de agentes externos como esforços e outros.
Os ensaios são executados sob condições padronizadas, em geral definidos por normas, de forma que seus resultados sejam significativos para cada material e possam ser facilmente comparados e repetidos.
Quando um corpo de prova é submetido a um ensaio de tração, a máquina de ensaio fornece um gráfico que mostra as relações entre força aplicada e as deformações ocorridas durante o ensaio. Entretanto, para a determinação das propriedades do material é mais interessante encontrar a relação entre tensão e deformação.
Sabe-se que a tensão T corresponde à força F dividida pela área de secção transversal S sobre a qual a força é aplicada. No ensaio de tração convencional, adotou-se que essa área seria sempre constante, já no ensaio de tração real, foi admitido que esta área seria variável.
Podemos obter os valores de tensão para montar um gráfico que mostre as relações entre tensão e deformação. Tal gráfico é conhecido por diagrama tensão-deformação.
Os valores de deformação, representada pela letra grega minúscula ε (epsílon), são indicados no eixo das abscissas (x) e os valores de tensão são indicados no eixo das ordenadas (y). A curva resultante apresenta certas características que são comuns a diversos tipos de matérias usados na área da Mecânica.
Analisando o diagrama tensão-deformação podem-se determinar as seguintes propriedades: limite elástico, módulo de elasticidade, módulo de proporcionalidade, escoamento, limite de resistências, limite de ruptura e estricção.
Limite Elástico
O limite elástico recebe este nome porque, se o ensaio for interrompido antes deste ponto e a força de tração for retirada, o corpo volta a sua forma original, como faz um elástico.
Na fase elástica os metais obedecem a lei de Hooke. Suas deformações são diretamente proporcionais as tensões aplicadas. 
Módulo de elasticidade
Na fase elástica, se dividirmos a tensão pela deformação, em qualquer ponto, obteremos sempre um valor constante. Este valor constante é chamado de módulo de elasticidade.
O módulo de elasticidade é a medida da rigidez do material. Quanto maior for o módulo, menor será a deformação elástica resultante da aplicação de uma tensão e mais rígida será o material.
Limite de proporcionalidade
Porém, a Lei de Hooke só vale até um determinado valor de tensão, denominada limite de proporcionalidade, a partir do qual a deformação deixa de ser proporcional à carga aplicada.
Na prática, considera-se que o limite de proporcionalidade e o limite de elasticidade são coincidentes.
Escoamento
Terminada a fase elástica, tem inicio a fase plástica, na qual ocorre deformação permanente do material, mesmo que se retire a força de tração.
No inicio da fase plástica ocorre um fenômeno chamado escoamento. O escoamento caracteriza-se por uma deformação permanente do material sem que haja aumento da carga, mas com aumento da velocidade de deformação. Durante o escoamento a carga oscila entre valores muito próximos uns dos outros.
Limite de resistência
Após o escoamento ocorre o encruamento, que é um endurecimento causado pela quebra de grãos que compõem o material quando deformados a frio. O material resiste cada vez mais à tração externa, exigindo uma tensão cada vez maios para de deformar.
Nessa fase, a tensão recomeça a subir, até atingir um valor máximo num ponto chamado limite de resistência.
Limite de ruptura
Continuando-se a tração, chega-se à ruptura do material, que ocorre num ponto chamado limite de ruptura.
Estricção
É a redução percentual da área da secção transversal do corpo de prova na região aonde vai ser localizar a ruptura.
A estricção determina a ductilidade do material. Quanto maior dor a percentagem da estricção, mais dúctil será o material.
Diagrama de tensão x deformação real
As características de deformação de um metal não são determinadas corretamente através do estudo da curva tensão x deformação convencional (engenharia), os resultados obtidos são valores sujeitos a erros, tenso em vista que são baseados nas dimensões iniciais, e tais dimensões se alteram a medida que o ensaio prossegue. Um metal dúctil, quando tracionado, torna-se instável durante o ensaio e sofre o fenômeno de estricção.
Com a diminuição da área da secção transversal do corpo de prova, ocorre também uma diminuição da carga para continuar a deformação e, portanto, a tensão convencional também diminui, produzindo uma queda na curva tensão x deformação, após o ponto de carga máxima. O que ocorre na verdade é o encruamento ( aumento na resistência por deformação) continuo até a fratura; isso resulta em um crescimento da tensão necessária para produzir deformações adicionais, mesmo após a estricção.
Desse modo, foi estabelecido um novo método para se calcular os valores reais das propriedades, denominado ensaio de tração real que se baseia nos valores instantâneos da secção do corpo de prova e da base de medida para o alongamento, quando da aplicação da carga.
Onde a tensão real é definida como sendo o quociente entre a força F em qualquer ponto e a área da secção transversal do corpo de prova no instante. E a deformação real é definida como sendo a integral da mudança do comprimento com relação ao comprimento case medido instantâneo.
Podemos correlacionar as deformações e tensões reais com as convencionais:
Desta forma : εReal = ln (ε + 1) e σreal = σ(ε + 1) 
Procedimento Experimental
Neste ensaio foram utilizados dois corpos de prova metálicos: um de aço 1045 recozido e um de alumínio comercial. Com o auxilio de um paquímetro, foram tomadas as medidas iniciais dos corpos de prova, que estavam marcados a caneta para que se tivesse uma referência. Feito isso, fixou-se um corpo de prova por vez na máquina universal de ensaios por meio de garras e efetuou-se a aplicação da carga. O principio de funcionamento da maquina é hidráulico. Utilizou-se um fundo de escala para o experimento de oito toneladas e uma velocidade de aplicação da força de 1,4 kgf/mm2s. O equipamento possui princípio de funcionamento hidráulico e aplica a carga gradativamente. 
O mostrador do equipamento possui dois ponteiros, que andam juntos até a carga de escoamento, onde um permanece parado e o outro varia em torno desse ponto. Passando a carga de escoamento, eles voltam a andar juntos até chegarem na carga máxima suportada. Então um ponteiro marca essa posição enquanto o outro diminui até chegar na carga de ruptura. Todos estes dados foram coletados, juntamente com as dimensões finais dos corpos de prova.
Resultados
Os resultados obtidos foram os seguintes
	Aço 1045 recozido
	Alumínio 
	D1 = 9,98 mm
D2 = 9,99 mm
D3 = 9,96 mm
Dmédio = 9,97 mm
Lo = 51,93 mm
Lf = 73,09 mm
Df = 5,03 mm
Escoamento: 2200 kgf
PMÁX = 3080 kgf
PRUPT = 1800 kgf
	D1 = 8,92 mm
D2 = 9,03 mm
D3 = 9,93 mm
Dmédio = 9,29mm
Lo = 51,96 mm
Lf = 59,40 mm
Df = 7,40 mm
Escoamento: - kgf
PMÁX = 3040 kgf
PRUPT = 2260 kgfDiscussão dos Resultados
Conclusão 
Bibliografia

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