8 B Propriedades Mecânicas - Ensaio de Tração - Parte III

Prévia do material em texto

PROPRIEDADES MECÂNICAS
ENSAIO DE TRAÇÃO – Parte III
13. Comportamento não linear do Módulo de elasticidade
Alguns materiais apresentam um comportamento não linear mesmo na região de início da curva σ x ε.
Este é o caso de alguns polímeros, do concreto e do próprio ferro fundido cinzento. 
Nestes casos o valor do Módulo de Elasticidade é tomado pela tangente ou secante à curva conforme gráfico.
No método da tangente é tomado o valor a partir de um ponto específico de tensão.
No método secante é tomado a inclinação desde a origem até um ponto específico sobre a curva.
14. Extensômetro
Extensômetros são transdutores capazes de medir deformações de corpos de prova ou peças sujeitas a esforços mecânicos como ocorre durante um ensaio de tração ou compressão. 
Quando um material é deformado sua resistência elétrica é alterada, e a fração de mudança na resistência é proporcional à fração de mudança no comprimento do material, possibilitando avaliar de forma precisa a deformação do corpo de prova na região de interesse.
Os extensômetros são utilizados para calcular valores de deformação de forma mais precisa, visto que a medição da distância entre os dispositivos de fixação verifica a deformação em todo o corpo de prova e não somente na região lo de interesse.
15. Curva de Engenharia x Curva Real
A curva σ x ε estudada até o momento é denominada de curva de engenharia pelo fato que os dados obtidos a partir dela são utilizados em projetos.
Neste tipo de curva observa-se uma redução da tensão a partir do limite de resistência. Este fato não quer dizer que o material está diminuindo a sua resistência: na realidade ele ainda está aumentando. 
Curva de engenharia: 
A tensão é calculada pela área inicial do corpo de prova
15.1 Curva de Engenharia
15. Curva de Engenharia x Curva Real
A redução da tensão que ocorre após a estricção (empescoçamento) é devido ao fato que os valores de tensão são calculados pela área original do corpo de prova, e não pela área real, visto que o corpo de prova está diminuindo a secção resistente.
 
Parâmetros da curva σ x ε de engenharia: calculados pela área inicial
σe ou LE = Fe/Ao 
σuts ou LRT = Fmax/Ao ; 
σr = Fr/Ao
15.1 Curva de Engenharia
15. Curva de Engenharia x Curva Real
σv = F / Av 
O valor da área verdadeira é facilmente encontrado em função da permanência do volume durante a deformação: Volume inicial é igual ao Volume a cada instante, de modo que
Ao x lo = Av x lv . 
σv = tensão verdadeira
Ai = Av = área instantânea ou verdadeira
Ao = área inicial
Af = área final
A curva tensão x deformação real as tensões são calculadas pela área a cada instante (Área instantânea ou verdadeira) , visto 	que ela vai alterando (diminuindo) à medida que o corpo de prova vai alongando 
15.2 Curva real 
Se medirmos o comprimento em cada instante (com o extensômetro por exemplo) podemos calcular a área verdadeira em cada instante e deste modo traçar a curva real
15.2 Curva real 
15. Curva de Engenharia x Curva Real
A deformação real ou verdadeira é calculada pela variação do comprimento em relação ao comprimento em determinado momento ou instante (comprimento instantâneo e não em relação ao comprimento inicial. 
A cada incremento de carga há uma variação muito pequena do comprimento “dl” em relação a situação anterior (comprimento instantâneo “li”). A deformação unitária será então: dl/li.
Para um aumento de carga de valor zero até um valor qualquer a deformação é dada pela integral de dl/li do comprimento inicial até o comprimento correspondente a carga aplicada.
A integração do valor resulta no valor da deformação verdadeira (φ).
φ = ln li / lo
φ = deformação verdadeira
li = l = comprimento em um determinado instante ou momento
lo = comprimento inicial
15.2 Curva real 
15. Curva de Engenharia x Curva Real
A curva real apresenta uma configuração similar ao da figura ao lado quando comparada com a Curva de engenharia
A curva real é útil em conformação mecânica para calcular parâmetros especiais como o índice de anisotropia e coeficiente de encruamento utilizados na verificação da estampabilidade e grau de encruamento ou de endurecimento do metal em relação a deformação
16. Variabilidade nas propriedades dos materiais
As propriedades dos materiais não absolutamente exatas.
Mesmo se dispusermos dos melhores equipamentos e instrumentação, sempre haverá uma certa dispersão nos resultados. Quando realizamos um ensaio de tração, sempre pode haver uma diferença entre os corpos de prova ensaiados mesma quando retirados da mesma barra e mesmo código de corrida.
As variações acontecem devido à fatores como fabricação dos corpos de prova, influência do operador, pequenas diferenças de homogeinidade e composição, etc. 
Esta é a razão pelo qual se utiliza sempre mais de um corpo de prova a ser ensaiado, normalmente 3 a 5 para cada material e utiliza-se tratamentos estatísticos e cálculos de probabilidade que levam em consideração a média e o desvio padrão
17. Fator de projeto e segurança
Sempre há um nível de incerteza ou imprecisão no cálculo das cargas ou tensões ( σc ) aplicadas sobre um componente ou estrutura.
Além desta questão também existem variabilidade nas propriedades mecânicas medidas (imperfeições durante a fabricação, danificações durante serviço, incertezas dos equipamentos e instrumentação utilizada.
Deste modo, para situação de tensões estáticas e quando são utilizados materiais dúcteis a tensão de projeto (σp) é amplificada por um fator de projeto (fp) com valor superiror a unidade.
Assim o o material selecionado para o projeto deverá ter um limite de escoamento (LE) superior ao valor da tensão de projeto (σp) 
σp = fp * σc 
LE do material > σp 
17. Fator de projeto e segurança
De forma alternativa ao invés de calcular a tensão de projeto e em consequencia a seleção do material com limite de escoamento superior a essa tensão pode ser utilizado uma tensão admissível de projeto (σa )
Neste caso uma vez já selecionado o material, ou seja, o limite de escoamento (LE), é definido qual a tensão máxima que pode ser aplicada.
Essa tensão máxima que é a tensão admissível (σa ) é definida como o valor do limite de escoamento dividido pelo fator de segurança (fs )
σa = LE / fs