1.Relatório Ensaio de tração

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UNIVERSIDADE PAULISTA DE SOROCABA - UNIP 
INSTITUTO DE CIÊNCIA E TECNOLOGIA - ICET 
ENGENHARIA MECÂNICA 
 
 
 
 
 
ICARO NEGRETTI FARO - C66EHE-4 – EM6P17 
LARISSA COSTA SILVA - C6663A-8 – EM6Q17 
LUCAS PERCINATO DA SILVA DE PAULO - C694JA-9 – EM6Q17 
 
 
 
 
 
EXPERIÊNCIA LABORATÓRIO DE MATERIAIS DE CONSTRUÇÃO APLICADA 
ENSAIO DE TRAÇÃO 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Sorocaba/SP 
2º Semestre/2017 
 
 
ICARO NEGRETTI FARO - C66EHE-4 – EM6P17 
LARISSA COSTA SILVA - C6663A-8 – EM6Q17 
LUCAS PERCINATO DA SILVA DE PAULO - C694JA-9 – EM6Q17 
 
 
 
 
 
 
 
EXPERIÊNCIA LABORATÓRIO DE MATERIAIS DE CONSTRUÇÃO APLICADA 
ENSAIO DE TRAÇÃO 
 
 
 
 
 
 
 
Experiência laboratorial apresentada à 
Universidade Paulista de Sorocaba, sob 
orientação da Prof.ª Dra. Adriane Ferreira. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Sorocaba/SP 
2º Semestre/2017 
1 
 
SUMÁRIO 
1 INTRODUÇÃO .................................................................................................. 2 
1.1 OBJETIVOS ...................................................................................................... 2 
2 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA ............................................................................. 2 
2.1 ENSAIO DE TRAÇÃO ...................................................................................... 2 
2.1.1 Máquina de Ensaio ......................................................................................... 3 
2.1.2 Corpo de Prova e Normas .............................................................................. 4 
2.1.3 Deformação Elástica e Deformação Plástica .................................................. 4 
2.1.4 Gráficos .......................................................................................................... 5 
2.1.5 Tensão de Engenharia ................................................................................... 7 
2.1.6 Deformação .................................................................................................... 7 
2.1.7 Módulo de elasticidade ................................................................................... 7 
2.1.8 Coeficiente de Poisson ................................................................................... 8 
3 MATERIAIS E MÉTODO .................................................................................. 8 
3.1 MATERIAIS ...................................................................................................... 8 
3.3 MÉTODO .......................................................................................................... 9 
4 RESULTADOS E DISCUSSÃO ...................................................................... 11 
5 CONCLUSÃO ................................................................................................. 13 
6 REFERÊNCIAS .............................................................................................. 14 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
2 
 
1 INTRODUÇÃO 
 
1.1 OBJETIVOS 
 
O relatório terá como objetivo reforçar o entendimento a respeito dos 
procedimentos e normas para a realização de um ensaio de tração em um corpo de 
prova. 
2 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA 
 
Tração é um fenômeno que ocorre ao se aplicar esforços físicos em um 
determinado corpo em direções opostas. Ao sofrer a tração o material tende a 
apresentar resistência, esta varia de acordo com a força aplicada ou com o corpo de 
prova utilizado. Podendo ser associado a tensão, é muito utilizada na avaliação de 
diversas propriedades mecânicas de materiais importantes em projetos. 
 
2.1 ENSAIO DE TRAÇÃO 
 
O ensaio de tração é classificado como ensaio mecânico de natureza 
destrutiva, isto é, provoca inutilização total ou parcial do material e é um dos testes 
mais comuns que pode ser aplicado em um material. 
O ensaio geralmente é realizado em uma máquina universal, e consiste em 
prender o corpo de prova (que possuí características exclusivas de acordo com 
normas técnicas) nas garras da máquina, a amostra sofrerá uma carga de tração 
gradativa e crescente fazendo com que o material apresente deformação e 
consequentemente ruptura. Desde o início até o fim do experimento a máquina fará 
medições que resultaram em uma curva carga x deslocamento. 
A curva gerada é usada em cálculos que iram caracterizar as propriedades 
mecânicas do material, sendo eles: tensão de escoamento, tensão de ruptura, modulo 
de elasticidade e coeficiente de Poisson. 
 
3 
 
2.1.1 Máquina de Ensaio 
 
Para a realização do ensaio de tração é necessário o uso de uma máquina 
universal, como seu próprio nome sugere, com ela podemos realizar diversos outros 
testes de ensaio, e não somente o de tração. 
A máquina é composta por diversas partes mecânicas entre elas os que 
merecem mais destaque são as garras, o dinamômetro e o deflectômetro eletrônico. 
As garras são responsáveis pela fixação do corpo de prova na máquina. O 
dinamômetro ou célula de carga é o responsável por medir a força aplicada no 
material, enquanto o deflectômetro mede a deformação sofrida pela peça. 
A medida em que o ensaio é realizado, a máquina universal registra os seus 
valores de tensão-deformação e traça um diagrama do mesmo que pode ser 
visualizado em um computador ligado ao equipamento ou desenhado em um papel 
milimetrado pelo registrador gráfico, outro acessório da máquina. 
 
FIGURA 1 – MÁQUINA UNIVERSAL 
 
Disponível em: <http://www.solucoesindustriais.com.br/empresa/maquinas-e-
equipamentos/intermetric/produtos/acessorios/maquina-universal-de-ensaios->. 
Acesso em setembro de 2017. 
4 
 
2.1.2 Corpo de Prova e Normas 
 
A amostra do material ao qual será submetido ao ensaio de tração, é chamado 
de corpo de prova. Eles podem ser de seção retangular ou circular e para se poder 
realizar o ensaio o mesmo deve seguir as especificações de acordo com as normas 
técnicas impostas. 
 Algumas das especificações são: dimensões dos corpos de prova, velocidade 
de tensionamento, base de medida etc. Existem diversas normas que especificam 
diversos materiais em diferentes casos de aplicação como por exemplo no caso de 
materiais metálicos a norma correspondente é a NBR 6152 da Associação Brasileira 
de Normas Técnicas. 
 
FIGURA 2 – CORPO DE PROVA 
 
Disponível em: <https://www.cimm.com.br/portal/material_didatico/6543-corpos-de-
prova-para-o-ensaio-de-tracao#.WdFTM7pFwy8>. Acesso em outubro de 2017. 
 
2.1.3 Deformação Elástica e Deformação Plástica 
 
Durante a realização do ensaio verifica-se que o corpo de prova passa a sofrer 
estricção em sua parte útil, ou seja, passa a se formar uma deformação. Essa 
deformação pode ser classificada em deformação elástica ou deformação plástica. 
 
 
5 
 
FIGURA 3 - ESTRICÇÃO OU DEFORMAÇÃO DO MATERIAL 
 
Disponível em: <http://www.ebah.com.br/content/ABAAABKP4AG/apostila-ciencia-
tecnologia-dos-materiais?part=3>. Acesso em outubro de 2017. 
 
A deformação inicial sofrida pelo corpo de prova é a deformação elástica. Sua 
característica é que o material tende a retornar a sua forma inicial após a liberação da 
carga. Isto ocorre porque ao sofrer a carga suas moléculas se reorganizam de maneira 
a exercer uma resistência, e ao encerramento do esforço elas conseguem retornar a 
sua posição inicial. 
A deformação subsequente a deformação elástica é a deformação plástica. É 
caracterizada pelo material não retornar ao estado inicial mesmo após a liberação da 
carga aplicada. Isto ocorre devido as moléculas do corpo se deslocar a novas 
posições, impedindo o retorno a posiçãooriginal. 
 
 
2.1.4 Gráficos 
 
Após a realização do ensaio de tração, um gráfico de tensão-deformação será 
formado. Este gráfico conterá várias informações que auxiliaram na definição das 
propriedades mecânicas do corpo de prova. 
 
 
 
 
 
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FIGURA 4 – GRÁFICO TENSÃO-DEFORMAÇÃO 
 
Disponível em: <http://www.ebah.com.br/content/ABAAAf9bMAK/aula-aco-ensaio-
tra-a-os-aula-2-ambiental>. Acesso em outubro de 2017. 
 
Como pode ser observado no gráfico acima cada ponto representa uma 
propriedade/estado do material. Para poder encontrar seus valores numéricos deve-
se levar em consideração as seguintes formulas: Tensão de engenharia, modulo de 
elasticidade, coeficiente de Poisson, alongamento ou deformação. 
No que se diz respeito as curvas, é importante saber que suas características 
serão totalmente diferentes quando se comparado materiais de estruturas diferentes, 
como pode ser verificado na figura abaixo: 
 
FIGURA 5 – DIVERSAS CURVAS 
 
Disponível em: <https://www.emaze.com/@ACWOWWCF/CM---Aula-09---
Propriedades-nec%C3%A2nicas-dos-Materiais>. Acesso em outubro de 2017. 
7 
 
2.1.5 Tensão de Engenharia 
 
A física e a engenharia falam de tensão mecânica para se referir à força por 
unidade de área no meio de um ponto material sobre a superfície de um corpo. A 
tensão mecânica pode ser expressada em unidades de força divididas por unidades 
de área. 
𝜎 =
𝐹
𝐴0
 (1) 
Onde: 
• F: é a força aplicada; 
• 𝐴0: é a área da seção transversal do corpo (antes da aplicação da carga). 
2.1.6 Deformação 
 
É a mudança dimensional que se verifica no material em função da carga 
aplicada. Se dá pela fórmula 2. 
𝜀 = 
∆𝑙
𝑙0
 (2) 
Onde: 
• ∆𝑙: é a diferença entre a dimensão final e a inicial; 
• 𝑙0: é o comprimento inicial, e 
• ε: deformação. 
 
2.1.7 Módulo de elasticidade 
 
É a razão entre a tensão e a deformação na direção da carga aplicada, sendo 
a máxima tensão que o material suporta sem sofrer deformação permanente. 
𝐸 =
𝜎
𝜀
 (3) 
Onde: 
• E: módulo de elasticidade ou módulo de Young (Pascal); 
• δ: tensão aplicada (Pascal), e 
• ε: deformação elástica longitudinal do corpo de prova (adimensional). 
 
8 
 
2.1.8 Coeficiente de Poisson 
 
Ao ser tracionado na direção x, o corpo sólido experimenta alongamento nesta 
direção e simultaneamente contrações nas direções perpendiculares y e z. 
Experimentalmente, foi determinado que a razão entre o alongamento e contrações é 
aproximadamente constante, ou expressando em termos de deformações: 
𝑣 =
∆𝐴
𝐴0
∆𝑙
𝑙0
 (4) 
Onde: 
• ∆𝐴: é a variação da dimensão transversal; 
• 𝐴0: é a dimensão transversal inicial; 
• ∆𝑙: é a variação da dimensão longitudinal; 
• 𝑙0: é a dimensão longitudinal inicial, e 
• v: é o coeficiente de Poisson. 
O coeficiente de Poisson é uma propriedade de comportamento específica de 
cada material. 
3 MATERIAIS E MÉTODO 
 
3.1 MATERIAIS 
 
Para a realização dos experimentos foram utilizados os seguintes materiais: 
• Máquina Universal; 
• Corpo de prova aço 1040 normalizado; e 
• Computador integrado à máquina universal. 
 
 
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3.3 MÉTODO 
 
Foi-se escolhido o corpo de prova que seria utilizado para a realização do 
experimento. Tratava-se de um corpo de prova aço 1040 normalizado. 
 
FIGURA 6 - AÇO 1040 NORMALIZADO 
 
Fonte: corpo de prova aço 1040 normalizado localizado no laboratório da UNIP – 
Sorocaba. 
 
Com o auxílio do computador foi-se realizado as pré-configurações da máquina 
universal, para que a mesma pudesse realizar o ensaio de tração. 
 
FIGURA 7 – MÁQUINA UNIVERSAL 
 
Fonte: Maquina Universal localizado no laboratório da UNIP – Sorocaba. 
 
Após realizado a pré-configuração, o corpo de prova foi levado até a máquina, 
e o mesmo fixado entre sua base e célula de carga através de garras. Foi-se verificado 
se a peça estava bem presa e tendo a confirmação iniciou-se o teste de ensaio de 
tração. 
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FIGURA 8 – CORPO DE PROVA PRESO A MÁQUINA UNIVERSAL 
 
Fonte: Maquina Universal e corpo de prova localizada no laboratório da UNIP – 
Sorocaba. 
 
Através do computador acompanhou-se a formação do gráfico tensão-
deformação, com os valores obtidos através do deflectômetro e dinamômetro da 
máquina de ensaio. Ao mesmo tempo observou-se o corpo de prova enquanto era 
submetido a carga, acompanhou-se as deformações sofridas pelo corpo de prova até 
a ruptura do material. 
Tendo sofrido a ruptura a máquina foi desligada, o corpo de prova foi retirado 
para que pudessem ser feitas as observações. 
 
FIGURA 9 – CORPO DE PROVA APÓS O ENSAIO 
 
Fonte: corpo de prova após o ensaio de tração aço 1040 normalizado localizado no 
laboratório da UNIP – Sorocaba. 
 
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4 RESULTADOS E DISCUSSÃO 
 
No ensaio de tração as propriedades mecânicas que podem ser determinadas 
são o limite de escoamento, limite de ruptura, modulo de elasticidade e coeficiente de 
poisson. 
Os dados obtidos pelo software foram-se adquiridos por envio do técnico 
responsável. Porém, através do gráfico apresentado a nós, não foi possível gerar a 
coluna de tensão e deformação afim de plotar o gráfico tensão x deformação para que 
pudéssemos calcular os dados necessários para a conclusão do relatório. 
 
FIGURA 10 – RELATÓRIO GERADO PELO SOFTWARE 
 
Fonte: elaborado pelo técnico do laboratório em setembro de 2017. 
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Com os dados acima, foi-se possível calcular: 
Adotando g=9,81m/s², tem-se que a tensão máxima é: 
𝜎𝑚á𝑥 =
𝐹
𝐴
=
4658,1
𝜋 ∗ 5²
= 59,339
𝐾𝑔𝑓
𝑚𝑚²
= 582,11 𝑀𝑃𝑎 
E a tensão de ruptura é: 
𝜎𝑟𝑢𝑝 =
𝐹
𝐴
=
3200
𝜋 ∗ 5²
= 40,764
𝐾𝑔𝑓
𝑚𝑚²
= 407,64 𝑀𝑃𝑎 
Utilizando os dados do gráfico, adota-se um ponto na reta onde se encontra a 
deformação elástica para a realização do cálculo do modulo de elasticidade: 
𝜎 =
𝐹
𝐴
=
2450
𝜋 ∗ 5²
= 31,194
𝐾𝑔𝑓
𝑚𝑚²
= 305,9086 𝑀𝑃𝑎 
𝜀 = 
∆𝑙
𝑙0
=
(224,8 − 220)
220
= 0,021818% 
𝐸 =
𝜎
𝜀
=
305,9086
0,021818
= 14.020,9277 𝑀𝑃𝑎 = 14,0209 𝐺𝑃𝑎 
Cálculos realizados a partir das dimensões encontradas no corpo de prova: 
𝜀 = 
∆𝑙
𝑙0
=
(227 − 220)
220
= 0,03182 
𝐴𝑙 = 
∆𝑙
𝑙0
∗ 100 =
(227 − 220)
200
∗ 100 = 3,182% 
Para uma melhor visualização, colocou-se os dados obtidos no quadro abaixo: 
 
QUADRO 1 – RESUMO DOS VALORES ENCONTRADOS 
Descrição Valor encontrado 
Limite de escoamento 4123,93 MPa 
Tensão máxima 582,11 MPa 
Tensão de ruptura 407,64 MPa 
Módulo de elasticidade 14,02 GPa 
Deformação elástica/plástica 0,03182 
Fonte: elaborado pelo autor em outubro de 2017. 
 
Através das fórmulas encontrou-se um alto valor de modulo de elasticidade, 
que se levado em consideração o valor de deformação do material, e mais algumas 
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análises feitas sobre o corpo de prova, concluiu-se que o mesmo tratava-se de um 
material dúctil, isto é, sofre uma grande deformação antes de sofrer a ruptura. Este 
fatortambém faz com que valores de escoamento e ruptura sejam altos. 
Outras informações que também contribuem para definir o material como dúctil, 
é o fato de o gráfico que foi apresentado ter uma grande linha de curva, indicando que 
o corpo de prova passou por estágios de deformação plástica e deformação elástica. 
Com os valores obtidos não foi possível determinar o coeficiente de poisson, 
pois se via necessário ter a dimensão final do diâmetro, uma informação que estava 
ausente durante o desenvolvimento do experimento 
 
5 CONCLUSÃO 
 
Entre os diversos tipos de ensaios mecânicos conhecidos atualmente, o ensaio 
de tração apresenta ser um dos mais simples e de fácil entendimento, porém isso não 
reduz o seu mérito de ser um dos mais importantes e mais utilizados no cenário 
industrial. Através dele é possível determinar várias propriedades mecânicas de um 
material, informações que são extremamente importantes em projetos e afins. 
Com a utilização desses conhecimentos, determinou-se valores numéricos 
para propriedades mecânicas de um corpo de prova aço 1040 normalizado. 
Realizando as análises desses resultados concluiu-se que o corpo se tratava de um 
material dúctil, isto é, que o mesmo só se rompera após uma grande deformação 
resultante da carga aplicada. Chegou-se a essa conclusão por se encontrar um 
grande valor numérico no modulo de elasticidade e de haver deformação no corpo de 
prova, além das observações feitas visualizando o formato da ruptura no material. 
Entende-se que não se pode confiar nos valores obtidos, porque embora todos 
os procedimentos tenham sido realizados, o ambiente não é próprio para realização 
do experimento, e os equipamentos utilizados podem não apresentar a precisão que 
se encontraria em um laboratório especializado. Alguns valores (coeficiente de 
Poisson por exemplo) nem mesmo foram possíveis de encontrar devido à falta de 
informações, e tudo isso apenas acrescenta na falta de credibilidade dos resultados 
encontrados. 
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6 REFERÊNCIAS 
 
ESCOLA DE ENGENHARIA SÃO CARLOS. Ensaios Mecânicos dos Materiais 
– Tração. Prof. Dr. Cassius O.F. Terra Ruckert. Disponível em: 
<https://edisciplinas.usp.br/pluginfile.php/217019/mod_resource/content/1/Ensaio%2
0de%20Tra%C3%A7%C3%A3o.pdf>. Acesso em 01 de outubro de 2017. 
UNIVERSIDADE REGIONAL INTEGRADA DO ALTO URUGUAI E DAS 
MISSÕES. Ensaio dos Materiais. Disponível em: 
<http://www.urisan.tche.br/~lemm/arquivos/ensaios_mecanicos.pdf>. Acesso em 01 
de outubro de 2017. 
TORK. Ensaio de Tração. Disponível em: <https://laboratorios-
tork.com.br/servicos/testes-em-materiais/ensaio-de-tracao/>. Acesso em 01 de 
outubro de 2017. 
FACULDADE DE ENGENHARIA MECÂNICA UNICAMP. Relatório de ensaio de 
tração com materiais poliméricos. Disponível em: 
<http://www.fem.unicamp.br/~assump/Projetos/2007/Relat_Ensaio_Polimero.pdf>. 
Acesso em 01 de outubro de 2017.