261052-07-_curva_tensao_deformação

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Ensaio de Tração
Ensaios dos Materiais
Generalidades
Definição: Consiste na aplicação de carga de tração uniaxial crescente em um corpo-de-prova específico.
Mede-se a variação no comprimento (l) como função da carga (P);
Fornece dados quantitativos das características dos materiais;
É o ensaio mecânico o mais utilizado;
A precisão do ensaio depende, evidentemente, da precisão dos aparelhos de medidas;
Ensaio de Tração
Ensaios dos Materiais
Generalidades
Máquina de ensaio
Pode ser mecânica ou hidráulica, dotada de uma parte fixa e outra móvel, responsável pela aplicação de carga de tração uniaxial nas extremidades do CP. Durante o ensaio registra-se  (tensão) em função de  (deformação).
Ensaio de Tração
Ensaios dos Materiais
Ensaio de tração convencional 
Corpos de provas
Os ensaios de tração geralmente são feitos em corpos de provas retirados da peça. Os corpos de provas são normalizados pelas várias associações de normas técnicas.
Ensaio de Tração
Ensaios dos Materiais
Ensaio de tração convencional 
Corpos de provas
Os ensaios de tração geralmente são feitos em corpos de provas retirados da peça. Os corpos de provas são normalizados pelas várias associações de normas técnicas.
Ensaio de Tração
Ensaios dos Materiais
Ensaio de tração convencional 
Corpos de provas
A normalização é importante por vários motivos:
Facilidade de adaptação na máquina;
Permitir sempre a ruptura do material;
Permitir comparação dos alongamentos;
Facilidade de cálculo;
Ensaio de Tração
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Ensaio de tração convencional 
Tensão e deformação na tração
Medidas dos corpos de prova.
So -> Área inicial
Lo -> Comprimento Inicial
lo
P
P
S0
Ensaio de Tração
Ensaios dos Materiais
Ensaio de tração convencional 
Tensão e deformação na tração
Sabe-se que a tensão (T) corresponde à força (F) dividida pela área da seção (S) sobre a qual a força é aplicada. No ensaio de tração convencionou-se que a área da seção utilizada para os cálculos é a da seção inicial (So).
Ensaio de Tração
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Ensaio de tração convencional 
Tensão e deformação na tração
Com a aplicação da tensão a barra sofre uma deformação (Ɛ) a carga uniaxial produz um aumento da distância L0 de um valor ∆L. Assim a deformação média será dado pela fórmula:
Ensaio de Tração
Ensaios dos Materiais
Ensaio de tração convencional 
Tensão e deformação na tração
Com a aplicação da tensão a barra sofre uma deformação (Ɛ) a carga uniaxial produz um aumento da distância L0 de um valor ∆L. Assim a deformação média será dado pela fórmula:
Ensaio de Tração
Ensaios dos Materiais
Ensaio de tração convencional 
Resultados do ensaio
Resultados de P x ∆L são transformados em gráfico de tensão/deformação.
Ensaio de Tração
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Ensaio de tração convencional 
Propriedades Obtidas
A curva resultante apresenta certas características que são comuns a diversos tipos de materiais usados na área da Mecânica. 
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Ensaio de tração convencional 
Propriedades Obtidas
Analisando o diagrama tensão-deformação passo a passo, você vai ficar conhecendo cada uma das propriedades que ele permite determinar..
Ensaio de Tração
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Ensaio de tração convencional 
Propriedades Obtidas
As principais características mecânicas dos materiais obtidas através do ensaio de tração são: 
limite de resistência a tração, 
limite de escoamento,
módulo de elasticidade, 
módulo de resiliência,
Ensaio de Tração
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Ensaio de tração convencional 
Propriedades Obtidas
As principais características mecânicas dos materiais obtidas através do ensaio de tração são:
 
módulo de tenacidade;
Ductilidade; 
coeficiente de resistência; 
coeficiente de encruamento.
Ensaio de Tração
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Ensaio de tração convencional 
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 à sua forma
original, como faz um elástico.
Ensaio de Tração
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Ensaio de tração convencional 
Limite elástico
Na fase elástica os metais obedecem à lei de Hooke. Suas deformações são
diretamente proporcionais às tensões aplicadas.
 
Em 1678, sir Robert Hooke descobriu que uma mola tem sempre a deformação (Ɛ) proporcional à tensão aplicada (T), desenvolvendo assim a constante da mola (K), ou lei de Hooke, onde K = T/ Ɛ.
Ensaio de Tração
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Ensaio de tração convencional 
Limite elástico
Exemplificando: se aplicarmos uma tensão de 10 N/mm2 e o corpo de
prova se alongar 0,1%, ao aplicarmos uma força de 100 N/mm2 o corpo
de prova se alongará 1%.
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Ensaio de tração convencional 
Limite elástico
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 módulo de elasticidade ou módulo de Young.
Ensaio de Tração
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Ensaio de tração convencional 
Limite elástico
Módulo de elasticidade 
A expressão matemática dessa relação é:
Onde E é a constante que representa o módulo de elasticidade.
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Ensaio de tração convencional 
Limite elástico
Módulo de elasticidade 
O módulo de elasticidade, ou Young, tem origem na energia de ligação entre os átomos do material e divide os materiais em aproximadamente duas grandes classes: os flexíveis e os rígidos; um material com um elevado valor do módulo de young é um material rígido. 
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Ensaio de tração convencional 
Limite elástico
Módulo de elasticidade 
 As borrachas, polímeros e ‘espumas’ estão entre os materiais de menor módulo de elasticidade enquanto que os materiais cerâmicos estão no outro extremo e constituem os materiais mais rígidos conhecidos.
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Ensaio de tração convencional 
Limite elástico
Módulo de resiliência 
 A resiliência é a capacidade do material absorver energia quando ele é deformado elasticamente, e depois, com o descarregamento, ter essa energia recuperada
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Ensaio de tração convencional 
Limite elástico
Módulo de resiliência 
Ensaio de Tração
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Ensaio de tração convencional 
Limite elástico
Módulo de resiliência 
 O módulo de resiliência é a área sob a curva tensão-deformação até o escoamento.
Ensaio de Tração
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Ensaio de tração convencional 
Limite plástico
Limite de escoamento 
 O escoamento é entendido como um fenômeno localizado, que se caracteriza por um aumento relativamente grande na deformação, acompanhada por uma pequena variação na tensão. 
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Ensaio de tração convencional 
Limite plástico
Limite de escoamento 
Isso acontece geralmente no inicio da fase plástica. Durante o escoamento a carga oscila entre valores muito próximos um dos outros.
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Ensaio de tração convencional 
Limite plástico
Limite de escoamento 
 Pode ser nítido ou não no gráfico. Quando não for nítido, utiliza-se da convenção de uma deformação padrão.
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Limite plástico
Limite de escoamento 
Metais e ligas em geral:
n = 0,2 % ( = 0,002)
 Cobre e suas ligas:
n = 0,5 % ( = 0,005)
 Ligas metálicas muito duras:
n =
0,1 % ( = 0,001)
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Limite plástico
Limite de escoamento 
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Limite plástico
Limite de resistência à tração (u):
Tensão correspondente ao ponto de máxima carga durante o ensaio.
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Limite plástico
Limite de resistência à tração (u):
Após o escoamento ocorre o encruamento que é um endurecimento causado pela quebra de grãos que compõem o material quando deformados a frio. É nessa fase que a tensão começa a subir até atingir um valor máximo, esse chamado Limite de Resistência.
Ensaio de Tração
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Início do Processo de Ruptura 
Ruptura 
 Total
a
 = arc tg(E)
c
P
u
Tensão
Região de 
deslizamentos
de discordâncias
Região de
 comportamento elástico
Região de 
encruamento
não uniforme
 encruamento
Região de
 encruamento
A
B
U
F
Deformação
c
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Limite plástico
Limite de Ruptura
Continuando a tração, chega-se a ruptura do material, no chamado Limite de Ruptura. Note que a tensão no limite de ruptura é menor do que no limite de resistência, devido à diminuição de área que acontece no corpo de prova depois que se atinge a carga máxima.
Ensaio de Tração
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Ensaio de tração convencional 
Materiais frágeis x Materiais dúcteis
Uma boa maneira de se observar a diferença no comportamento entre os materiais é submetendo-os a um ensaio de tração. Fazendo-se um gráfico da tensão em função do alongamento, é possível caracterizar um material entre os dois grupos. 
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Ensaio de tração convencional 
Materiais frágeis x Materiais dúcteis
Ensaio de Tração
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Ensaio de tração convencional 
Fratura
Consiste separação ou fragmentação de um corpo sólido em duas ou mais partes, sob ação de uma tensão, e pode ser considerada como sendo constituída da nucleação e propagação da trinca. Pode ser classificada em duas categorias gerais.
Fratura dúctil
Fratura Frágil
Ensaio de Tração
Ensaios dos Materiais
Ensaio de tração convencional 
Fratura Dúctil
A fratura dúctil é caracterizada pela ocorrência de uma apreciável deformação plástica antes e durante a propagação da trinca. 
Visão
macroscópica
Ensaio de Tração
Ensaios dos Materiais
Ensaio de tração convencional 
Fratura Dúctil
A fratura dúctil é caracterizada pela ocorrência de uma apreciável deformação plástica antes e durante a propagação da trinca. 
Visão
macroscópica
Ensaio de Tração
Ensaios dos Materiais
Ensaio de tração convencional 
Fratura Dúctil
A fratura dúctil é caracterizada pela ocorrência de uma apreciável deformação plástica antes e durante a propagação da trinca. 
Visão
microscópica
Ensaio de Tração
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Ensaio de tração convencional 
Fratura Frágil
A fratura frágil nos metais é caracterizada pela rápida propagação da trinca, sem nenhuma deformação macroscópica e muito pouca microdeformação
Visão
macroscópica
Ensaio de Tração
Ensaios dos Materiais
Ensaio de tração convencional 
Fratura Frágil
Visão
microscópica
Ensaio de Tração
Ensaios dos Materiais
Ensaio de tração convencional 
Comparativos entres os gráficos tensão deformação para os diversos materiais
Ensaio de Tração
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Ensaio de tração convencional