06 Ensaio de tração rev20150512

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Curva tensão-deformação
e ensaio de tração
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Uma amostra é submetida a uma força trativa uniaxial crescente e, simultaneamente, são feitas observações do alongamento;
A tensão usada é a tensão média longitudinal na amostra:
A deformação é a deformação linear media:
Curva s-e
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Como tensão e deformação são obtidas pela divisão por fatores constantes, a curva carga-alongamento terá a mesma forma da curva de tensão-deformação de engenharia
Forma e magnitude da curva dependem de aspectos do material como:
- composição, tratamento térmico, histórico prévio de deformação plástica;
E aspectos do ensaio:
- taxa de deformação, temperatura e estado de tensões imposto ao corpo de provas;
Os parâmetros usados para descrever a curva do metal são:
- resistência: limite de resistência e limite de escoamento;
- ductilidade: alongamento percentual e redução de área;
Curva s-e
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Curva s-e
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Limite de resistência (UTS): razão entre a máxima carga/área transversal original (Pmax/A0);
Tensão limite de escoamento (YS): tensão a partir da qual a deformação plástica é observada. Seus métodos de determinação podem variar dependendo do tipo/condição do material;
Medidas de ductilidade: medida qualitativa e subjetiva e mostra o quanto um metal pode ser deformado (ou escoar plasticamente) sem fraturar. Pode ser representada pelo alongamento ou pela redução de área na fratura;
Parâmetros medidos
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Módulo de elasticidade (módulo de Young): inclinação da porção linear da curva tensão-deformação. É determinado pelas forças de ligação entre os átomos;
Resiliência: capacidade do material absorver energia quando deformado elasticamente;
Tenacidade: capacidade do material absorver energia no regime plástico. Representado pela área total abaixo da curva tensão-deformação;
Parâmetros medidos
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A curva de engenharia não apresenta uma indicação verdadeira do metal, dado que é baseada nas dimensões originais da amostra;
Tais dimensões mudam com o decorrer do ensaio;
Além disso, deve-se considerar o fenômeno do empescoçamento;
Na verdade, o metal continua a encruar até a fratura;
Durante o empescoçamento, a área transversal da amostra decresce rapidamente, assim como a carga requerida para promover uma deformação especifica;
Isso produz a queda na tensão na curva s-e;
Curva σ - ε
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Encruamento continua a ocorrer;
Queda de tensão provocada pelo empescoçamento x aumento provocado pelo encruamento;
Se for considerada a tensão verdadeira, baseada na medição em tempo real da área transversal, observa-se que a curva cresce continuamente até a fratura;
A medição da deformação é baseada em medições instantâneas, gerando a curva tensão verdadeira - deformação verdadeira (σ-ε);
Curva σ - ε
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A tensão verdadeira σ pode ser expressa em função da tensão de engenharia s:
Tal condição assume constância de volume e distribuição homogênea da deformação ao longo do comprimento útil. Portanto, tal equação só deve ser utilizada até o surgimento do empescoçamento;
Além desse ponto, a tensão verdadeira deve ser baseada em medidas em tempo real da carga e área transversal;
A deformação verdadeira pode ser determinada em função da deformação de engenharia e:
Que também é valida apenas para o inicio do empescoçamento;
Além do ponto de empescoçamento, deve-se basear em medições instantâneas da área ou diâmetro;
Curva σ - ε
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Na carga máxima:
Tensão verdadeira de fratura: 
 Deformação verdadeira de fratura:
Deformação verdadeira uniforme: 
Curva σ - ε
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Deformação verdadeira localizada no pescoço: da carga máxima até a fratura.
Para a curva de escoamento, a região de deformação plástica:
n: expoente de encruamento (0≤n≤1);
n=0, sólido perfeitamente plástico e n=1, sólido elástico;
k: coeficiente de resistência;
Curva σ - ε
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Não há fundamentação teórica na relação anterior. Há desvios dessa relação:
Curva σ - ε
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Datsko
Ludwik
Morrison
Para a instabilidade:
sendo o volume constante:
no ponto de instabilidade em tração: 
Instabilidade em tração
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A taxa em que a amostra é deformada influencia a tensão de escoamento;
A taxa de deformação é definida como:
v: velocidade do travessão
O aumento da taxa de deformação resulta em aumento da tensão de escoamento;
m: coeficiente de sensibilidade à taxa de deformação.
Efeito da taxa de deformação
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nos metais, m é baixo em T ambiente, mas cresce com T;
Relação de Orowan estabelece a relação entre a taxa de deformação e a velocidade de discordâncias:
A dependência da tensão com a velocidade das discordâncias:
Efeito da taxa de deformação
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há metais e ligas que apresentam o efeito da superplasticidade:
Testes a baixa taxa de deformação e alta temperatura, além de altos valores de m;
enquanto: , haverá supressão do empescoçamento pois σ é muito baixo;
Efeito da taxa de deformação
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A curva σ-ε e as propriedades de escoamento e fratura são fortemente dependentes da T de ensaio;
E geral, a resistência cai e a ductilidade aumenta com o aumento de T;
Alterações estruturais (precipitação, envelhecimento por deformação ou recristalização) podem ocorrer em determinadas faixas de temperatura e alterar esse comportamento;
Processos termicamente ativados auxiliam a deformação e reduzem a resistência em altas temperaturas;
Conceito da temperatura homóloga para comparar propriedades de diferentes materiais:
Efeito da temperatura
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A tensão de escoamento de metais CFC não é tão fortemente dependente de T. Porém, n cai com o aumento de T;
Tal fato resulta em uma curva mais achatada e o limite de resistência sendo mais dependente da temperatura que o limite de escoamento;
Relação entre T e tensão de escoamento:
Efeito da taxa de temperatura
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Representada por:
ΔH: energia de ativação. Relacionada a Q da equação anterior por: Q=mΔH, m sendo a sensibilidade à taxa de deformação;
Z é conhecido como parâmetro de Zenner-Hollomon:
Relação de Sellars e Taggart:
A, α e n’ são constantes experimentais e Q é a energia de ativação
Efeito da temp. e tx. de def.
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Efeito da temp. e tx. de def.
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