Cap 3 - Compressão

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Universidade Federal de Ouro Preto
Escola de Minas
Departamento de Engenharia Metalúrgica e de Materiais
Ensaios Mecânicos de 
Materiais
Prof. Dr. Geraldo Lúcio de Faria
Sala: 
e-mail: geraldolfaria@yahoo.com.br
Laboratório de Tratamentos Térmicos e Microscopia Óptica
Capítulo 3 – ENSAIO DE 
COMPRESSÃO
1
3.1 – O Ensaio de Compressão
Definição: 
O ensaio de compressão consiste na aplicação de carga de compressão uniaxial crescente em um
corpo de prova padronizado. A deformação linear , obtida pela medida da distância entre as placas
que comprimem o corpo versus a carga de compressão consiste na resposta desse ensaio.
Objetivos: 
O ensaio de compressão é comumente utilizado para fornecer informações básicas sobre a
resistência a compressão de materiais , visando suas aplicações em projetos de Engenharia, como
na construção civil, em processos de laminação, extrusão, forjamento entre outros.
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na construção civil, em processos de laminação, extrusão, forjamento entre outros.
Vantagens e Desvantagens: 
• Grande facilidade de aplicação;
• Relativamente barato;
• Excelente para determinação de propriedades de materiais frágeis;
• Ensaio que permite estudos mais detalhados e precisos na região de deformação elástica dos
materiais;
• Problemas com flambagem e atrito excessivo;
• Não é recomendável para se determinar propriedades no regime de deformação plástica dos
materiais.
O Ensaio de Compressão
Tomemos um corpo de prova padrão submetido a uma força uniaxial compressiva:
Podemos escrever que,
- Comprimento inicial da região útil;
- Área inicial da região útil;
- Comprimento da região útil durante o ensaio;
Podemos definir,
Como no Ensaio de Tração:
L0A0
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- Comprimento da região útil durante o ensaio;
Da mesma forma:
Tensão convencional compressiva:
Deformação convencional compressiva:
O Ensaio de Compressão
Como resultado do ensaio teremos uma curva σσσσ x ε:ε:ε:ε:
PlásticoElástico
σσσσ
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a) Esboço do ensaio de compressão em corpo de
prova cilíndrico. b) Resultado da fratura observada
em materiais frágeis. c) Resultado do
embarrilhamento observado em materiais dúcteis.
εεεε
Esboço de uma curva tensão x deformação 
obtida em um ensaio de compressão
O Ensaio de Compressão
Ensaio Realizado Em Máquina 
Universal de Ensaios
Corpos de prova confeccionados a 
partir de um material com 
comportamento frágil experimentam 
pequena deformação no diâmetro, 
enquanto os que são confeccionados 
a partir de materiais com 
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Distribuição das tensões de compressão e
cisalhamento no corpo de prova de um material
com comportamento dúctil.
a partir de materiais com 
comportamento dúctil experimentam 
significativa deformação no diâmetro.
Sugere-se que, a depender da 
ductilidade do material, a relação 
L0/D0 varie entre 3 e 8.
3.2 – Parâmetros Físicos Determinados pelo Ensaio de Compressão
Recomenda-se com boa precisão: Propriedades quantitativas determinadas no regime 
de deformação elástico. 
Da mesma forma que no ensaio de Tração:
De forma que podemos modelar:
σσσσ
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De forma que podemos modelar:
Definimos, portanto:
Onde: É o módulo de elasticidade do material.
εεεε
Parâmetros Físicos Determinados pelo Ensaio de Compressão
Determinação de Tensões Características:
σσσσp – Limite de Proporcionalidade: Definido como a tensão máxima até a qual vale uma relação linear entre
tensão e deformação.
σσσσe – Limite de Escoamento: Definido como a tensão de início da deformação plástica. Na prática, assume-
se que σe ≅ σp.
σσσσr – Tensão de Ruptura: Definida como a tensão na qual o corpo de prova experimenta a fratura, caso
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σσσσr – Tensão de Ruptura: Definida como a tensão na qual o corpo de prova experimenta a fratura, caso
ocorra.
Aço σσσσp (kgf/mm
2) σσσσe (kgf/mm
2) E (kgf/mm2)
1035 46,9 49,7 21000
1046 54,6 59,5 21000
4340 76,3 88,9 21000
Propriedades físicas determinadas para alguns tipos de aços por meio de ensaio de 
compressão.
Parâmetros Físicos Determinados pelo Ensaio de Compressão
Ensaio de Compressão Convencional e Real
Convencional Real
Podemos escrever que:
Tensão Convencional:
Tensão Real:
Podemos escrever que:
Deformação Convencional:
Mas sabendo que:
Portanto,
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Daí podemos reescrever que:
De onde:
Portanto,
Logo,
Tensão Real:
Deformação Real: Logo,
3.3 – Compressão em Metais Dúcteis
Geralmente, em metais dúcteis, pode-se determinar no ensaio de compressão com
excelente precisão as propriedades referentes à zona elástica, onde verifica-se a lei
de Hook.
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Corpos de prova de latão deformados plasticamente por compressão.
3.4 – Compressão em Metais Frágeis
Em metais frágeis, geralmente a região de deformação elástica é muito pequena, o
que dificulta a determinação das propriedades neste regime. Uma informação de
grande importância para estes materiais é a tensão de ruptura.
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Corpo de prova de concreto rompido por compressão.
Compressão em Metais Dúcteis e Frágeis
Comparativo entre os comportamentos de materiais dúcteis e frágeis sob compressão:
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Ensaio de compressão em (a) metal dúctil, onde observa-se deformação sem ruptura e em
(b) metal frágil, ruptura sem deformação lateral.
3.5 – Flambagem e Atrito Sob Compressão
Flambagem: A flambagem consiste em uma instabilidade mecânica durante a
compressão de um corpo de prova, geralmente dúctil.
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(a) Corpo de prova com razão L0/D0 inadequada. (b) Representação esquemática da
flambagem em corpos de prova dúcteis. (c) Flambagem devida ao desalinhamento
das placas de compressão.
Flambagem e Atrito Sob Compressão
FLAMBAGEM
Uniformida
de de 
Aplicação 
da Carga
Paralelismo 
entre as 
Faces do 
Heterogene
idade do 
Corpo de 
O fenômeno de flambagem é 
sensível principalmente à:
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FLAMBAGEM Faces do 
Corpo de 
Prova
Relação 
L0/D0
Corpo de 
Prova
Flambagem e Atrito Sob Compressão
Atrito: Um ponto crítico para o ensaio de compressão é o atrito excessivo no contato
entre as placas da máquina de ensaio e os corpos de prova.
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Representação esquemática (a) da formação da região do estado triaxial de tensão devido ao
efeito do atrito entre a superfície do corpo de prova e as placas de aplicação de carga. (b) Efeito
do cruzamento das regiões não deformadas e da razão L0/D0 na curva tensão x deformação.
Flambagem e Atrito Sob Compressão
Atrito
Lubrificação 
entre as placas 
da máquina e o 
corpo de prova
Qualidade do 
acabamento 
superficial do 
Tipos de placas 
usadas nas 
garras de 
O efeito do atrito é sensível 
principalmente à:
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Atrito superficial do 
corpo de prova
Relação L0/D0
garras de 
compressão 
Quanto maior esta relação, 
melhor as condições para 
diminuir o efeito do atrito sobre a 
deformação plástica do corpo de 
prova (contrário do que se deseja 
para evitar a flambagem).
Flambagem e Atrito Sob Compressão
O efeito do atrito sobre a 
deformação plástica dos metais:
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(a) Macrografia das deformações internas provocadas em uma amostra sob
compressão com elevado atrito de contato.(b) Representação esquemática das
deformações internas em três zonas.
Flambagem e Atrito Sob Compressão
Aspecto da superfícielateral de um corpo de prova de alumínio comprimido em 72%,
mostrando trincas e “casca de laranja”.
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Aspecto da superfície lateral de um corpo de prova de aço AISI-4340 comprimido em
72%, mostrando trincas de cisalhamento que se iniciaram numa deformação de 30%.
Flambagem e Atrito Sob Compressão
É comum a colocação de placas de aço bem polidas entre o contato do corpo de prova
com os cabeçotes da máquina assim como a lubrificação destes contatos objetivando a
redução do atrito.
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Curvas tensão x deformação real na compressão de uma liga de Al-2%Mg para diferentes 
tipos de lubrificantes.
3.6 – Confecção de Corpos de Prova
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L0A0
As normas, em geral, recomendam a utilização de corpos de
prova cilíndricos com a relação L0/D0 variando entre 3 e 8.
3.7 – Comparação entre Ensaios de Tração e Compressão
Aço σσσσp (kgf/mm
2) σσσσe (kgf/mm
2) E (kgf/mm2)
1035 46,9 49,7 21000
1046 54,6 59,5 21000
4340 76,3 88,9 21000
Propriedades físicas determinadas para alguns tipos de aços por meio de ensaio de 
compressão.
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Aço σσσσp (kgf/mm
2) σσσσe (kgf/mm
2) E (kgf/mm2)
1035 44,1 46,9 21000
1046 52,5 56,0 21000
4340 78,4 86,1 21000
Propriedades físicas determinadas para alguns tipos de aços por meio de ensaio de 
tração.
900
3.8 – Estudo de Caso: Compressão e Equação de Hollomon
A equação de Hollomon relaciona a deformação plástica real com a tensão real, tal que:
Boratto et al propôs uma correção devido ao efeito do barrilamento, tal que:
Onde observou-se para um aço 1003:
0
100
200
300
400
500
600
700
800
900
0,0 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0
Deformação plástica verdadeira
T
e
n
s
ã
o
 
(
M
P
a
)
σσσσ = 710 εεεε 
0,251 
+ 1026 εεεε 
5,933
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--- Ajuste pela equação de Hollomon
(k=710MPa e n=0,251)
--- Ajuste pela equação corrigida com 
(k=710MPa, n=0,251, P=1026 e m=5,933)
Estudo de Caso: Compressão e Equação de Hollomon
300
400
500
600
700
800
900
1000
T
e
n
s
ã
o
 
v
e
r
d
a
d
e
i
r
a
 
(
M
P
a
)
 σ = 919 εεεε 
0,19 + 3495 ε
 17,53
Rp0,01 = 366 MPa
(12 amostras)
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0
100
200
300
0,00 0,20 0,40 0,60 0,80 1,00
Deformação verdadeira
T
e
n
s
ã
o
 
v
e
r
d
a
d
e
i
r
a
 
(
M
P
a
)
 σ = 919 εεεε 
0,19 + 3495 ε
 17,53
Comparação entre a curva experimental (preta) e a obtida por meio do ajuste não linear 
da correção da Equação de Hollomon para um aço 10B22.