Ensaio de Compressão em Materiais Industriais

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Material para Produção Industrial
Ensaio de Compressão
Prof.: Sidney Melo
8° Período
Material para Produção Industrial
Ensaio de Compressão
Prof.: Sidney Melo
8° Período
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Embora em alguns textos se trate o comportamento na compressão pelos 
parâmetros do ensaio de tração (e.g. na aplicação de critérios de falha –
projeto), a resposta dos materiais, quando submetidos à compressão, é 
substancialmente diferente. O conhecimento de tal comportamento é de 
fundamental importância, especialmente nos projetos envolvendo 
deformação plástica. 
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O teste de compressão para metais não é tão utilizado quanto o de tração, 
devido a dificuldades geradas pelo atrito entre o corpo de prova e a 
máquina de teste, possibilidade de flambagem durante o ensaio e outros 
fatores de erro que facilmente invalidariam os resultados. Entretanto se 
controlados os fatores citados é possível realizar com êxito o teste de 
compressão. 
São usualmente testados em compressão os seguintes materiais: concreto, 
cerâmicas, metais, plásticos e compostos. 
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Descrição do Ensaio
No teste de compressão o corpo de prova é testado pela aplicação de uma 
carga axial compressiva, e construído o diagrama tensão–deformação, 
semelhantemente ao procedimento do ensaio de tração. As mesmas 
máquinas do ensaio de tração são utilizadas para o ensaio de 
compressão, apenas alterando as condições de fixação do corpo de 
prova na máquina. 
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O corpo de prova tem usualmente a forma 
cilíndrica , com relação comprimento/diâmetro 
(L/D) entre 2 e 8 (em casos excepcionais a 
relação pode ser 1 – caso de teste de metal 
para mancais). O comprimento não deve ser 
muito grande para evitar efeitos indesejáveis de 
flambagem, nem muito pequeno pois o atrito 
nas superfícies de contato com a máquina de 
ensaio poderá prejudicar a validade dos 
resultados. A apresentação dos resultados dos 
testes deve sempre especificar a relação L/D. 
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Cuidados Especiais
O comprimento útil, sobre os quais se fazem as medições, deve estar 
afastado das superfícies de contato com a máquina de ensaio em pelo 
menos um valor do diâmetro do corpo de prova. É recomendável que o 
comprimento útil esteja centrado em relação ao centro geométrico do 
corpo de prova.
Para evitar danos na superfície das placas da máquina de ensaio é 
indicada a colocação de chapas finas de aço entre as placas e o corpo 
de prova. 
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Compressão em Metais Dúcteis e Frágeis
Materiais dúcteis e materiais frágeis, especificamente metais, comportam-
se diferentemente no ensaio de compressão. Enquanto os metais 
frágeis rompem praticamente sem fase elástica, os metais dúcteis 
sofrem grande deformação na fase plástica, às vezes sem atingir a 
ruptura. Abaixo se descreve o comportamento de cada tipo de metal.
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Compressão em Metais Dúcteis
Para os metais dúcteis é possível determinar com precisão as 
propriedades para a zona elástica. Já na zona plástica a 
deformação aumenta a área da seção transversal (com redução 
do comprimento), aumentando a resistência do corpo de prova, 
isto é, a tensão real instantânea diminui e o corpo pode ser 
achatado até o formato de um disco, sem que ocorra ruptura.
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Medir o comportamento do fluxo plástico e o limite 
de fratura requer condições de teste livres de 
atrito (compressão homogênea). Para a medição 
do limite da fratura dúctil entretanto, tira-se 
vantagem da formação do “barril” e das 
deformações e tensões controladas no equador 
da superfície barril quando o teste é conduzido 
com fricção (sem lubrificação). 
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As propriedades mais medidas nos ensaios comuns são os limites de 
proporcionalidade e escoamento (ou 0,2%) e o módulo de 
elasticidade. A tensão de ruptura depende da geometria do corpo de 
prova e das condições de lubrificação, portanto não é comparável 
com resultados obtidos de outra forma. Em conseqüência, o limite de 
resistência não pode ser especificado como propriedade do material 
testado.
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O comprimento útil para a medição das deformações deve estar afastado 
das superfícies de contato do corpo de prova com a máquina de ensaio. 
O valor recomendável é de 1 diâmetro para o afastamento. O 
comprimento útil deve estar centrado em relação ao centro do corpo de 
prova. As relações L/D para os materiais dúcteis ficam usualmente 
entre 3 e 8.
Valores típicos obtidos nos ensaios de tração e de compressão são 
mostrados na tabela abaixo, para alguns aços. 
Vale observar que os valores das tensões LP e LC na compressão são 
em geral maiores do que as correspondentes na tração.
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Valores das propriedades obtidas nos ensaios de tração e compressão para alguns aços 
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Compressão em Metais Frágeis
O teste axial de compressão também e útil para a medição das 
propriedades elásticas e de fratura compressiva de materiais frágeis 
ou de baixa ductilidade. Para os metais frágeis a fase elástica é 
muito pequena, comprometendo a determinação precisa das 
propriedades para esta fase. 
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A fratura é influenciada pelas dimensões do corpo de prova. Como no caso 
de materiais dúcteis a relação L/D usada nos testes deve acompanhar 
o relatório de resultados. Para ferros fundidos a relação L/D fica entre 2 
e 3.
A propriedade mais importante para os metais de baixa ductilidade – como 
o ferro fundido – é o limite de resistência. O limite de resistência à 
compressão é calculado pela relação entre a carga máxima no teste e a 
área da seção transversal original do corpo. O limite de resistência á 
compressão para materiais frágeis é aproximadamente 8 vezes maior 
do que o limite correspondente obtido no ensaio de tração.
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A figura abaixo ilustra os possíveis modos de deformação no teste de 
compressão, a saber : 
(a) Flambagem, quando L/D > 5 
(b) Cisalhamento, quando L/D > 2.5 
(c) Barril duplo, quando L/D > 2.0 
(d) Barril , quando L/D > 2.0 e há fricção nas superfícies de contato 
(e) Compressão homogênea, quando L/D < 2.0 e não existe fricção 
nas superfícies de contato 
(f) Instabilidade compressiva devido ao amolecimento do material por 
efeito de carga. 
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Em geral procura-se um modo de deformação próximo ao ideal, ou seja, 
sem fricção. Porém, na prática, o atrito sempre estará presente. Neste 
caso a ocorrência do efeito barril deve ser esperada para materiais 
dúcteis. 
A flambagem, o cisalhamento e a instabilidade devem ser evitados. 
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Na verdade os fatores atrito e relação L/D atuam conjuntamente, tanto no 
modo como nos valores da deformação. A figura a seguir ilustra a 
influência conjunta dos fatores citados no ensaio de compressão. Pode-
se ver a curva correspondente à compressão sem fricção (compressão 
homogênea) e com níveis crescentes de fricção e redução da relação 
L/D. 
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Ademais o ensaio é influenciado por outros fatores como a taxa de 
deformação, especialmente quando se deseja estabelecer 
propriedades do material em altas temperaturas.
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As fórmulas para cálculo da tensão, da deformação e do módulo de 
elasticidade são semelhantes às que já foram demonstradas em aulas
anteriores para a tensão de tração. Por isso, serão mostradas de 
maneira resumida, no quadro a seguir.
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Exemplo
Um corpo de prova de aço com diâmetro d = 20 mm e comprimento
L = 60 mm será submetido a um ensaio de compressão. Se for aplicada 
uma força F de 100.000 N, qual a tensão absorvida pelo corpo de prova 
(T) e qual a deformação do mesmo (e)? O módulo de elasticidade do aço 
(E) é igual a 210.000 MPa.
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