Ensaios de tracao

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Faculdade de Tecnologia Senai Cimatec
ENSAIOS MECÂNICOS DOS 
MATERIAIS
Aula 1 – Introdução / Ensaio de Tração
Lucas Nao Horiuchi
22 de Julho de 2017
lucas.horiuchi@braskem.com
1. Ensaio de Tração
INTRODUÇÃO 
ENSAIO MECÂNICOS DOS MATERIAIS 
1. Ensaio de Tração
O que é ensaio?
É a operação técnica que consiste na determinação de uma ou mais
características de um dado produto, processo ou serviço, de acordo com
um procedimento especificado.
Porque ensaiar?
�Permitir a obtenção de informações rotineiras do produto (ensaio de
controle), no recebimento de materiais de fornecedores e no controle final
do produto acabado.
�Desenvolver novas informações sobre os materiais – no desenvolvimento
de novos materiais e novos processos.
� Fornecedor X comprador ou usuário.
� Organismo certificador.
Introdução
1. Ensaio de Tração
Todo projeto de componente mecânico requer conhecimentos sobre as 
características, propriedades e comportamento de diferentes materiais.
O comportamento mecânico de qualquer material de engenharia é função de 
sua estrutura interna (características do material):
As tensões obtidas num ensaio mecânico são respostas internas do material 
aos esforços externos que atuam sobre uma determinada área de um corpo.
Características 
do Material
Propriedades 
Mecânicas
Comportamento
Sob Solicitações 
Mecânicas
Introdução
1. Ensaio de Tração
Processo de fabricação de um material envolve etapas que requerem 
conhecimento de propriedade dos materiais:
Introdução
1. Ensaio de Tração
Ensaios mecânicos
Propriedades mecânicas
Conhecimento da resistência 
que cada material pode 
oferecer a esforços 
mecânicos.
Fundamental para os cálculos estruturais, projetos de peças, 
processo de fabricação e estudo dos materiais em geral.
Introdução
1. Ensaio de Tração
Principais propriedades:
� Resistência: representada por tensões suportadas pelo material;
� Elasticidade: propriedade do material segundo o qual a deformação que 
ocorre em função da aplicação de tensão desaparece quando a mesma é 
retirada;
� Plasticidade: capacidade do material sofrer deformação permanente 
sem se romper;
� Resiliência: capacidade de absorção de energia no regime elástico;
� Tenacidade: reflete a energia total necessária para provocar a fratura do 
material.
Introdução
1. Ensaio de Tração
Como conhecer as propriedades e o comportamento dos 
materiais sob condições de esforços? 
• Ensaios: realizar ensaios de laboratório e de campo.
• Normas técnicas: estabelecem uma linguagem comum entre 
fornecedores e usuários dos materiais, além de garantir a 
reprodutibilidade dos resultados.
• Métodos de ensaios: metodologia utilizada para a realização 
dos ensaios.
• Especificações técnicas: especificam as propriedades 
mínimas exigidas dos materiais.
Introdução
1. Ensaio de Tração
Normalização de métodos
Quais as vantagens de normalizar dos métodos de ensaios?
�Tornar a qualidade do produto mais uniforme;
�Reduzir os tipos similares de materiais;
�Orientar o projetista na escolha do material adequado;
�Permitir a comparação de resultados obtidos em diferentes laboratórios;
�Reduzir desentendimentos entre produtor e consumidor.
Introdução
1. Ensaio de Tração
Normas técnicas:
Principais normas de diferentes países / institutos / organizações:
• ABNT – Associação Brasileira de Normas Técnicas;
• SAE – Society of Automotive Engineers (Sociedade dos engenheiros 
automotivos);
• AISI – American Iron and Steel Institute (Instituto americano de aços 
e ferros fundidos);
• ASTM – American Society for Testing Materials (Sociedade 
americana de testes de materiais);
• ASME American Society of Mechanical Engineers;
• Outros: DIN (norma alemã), JIS (norma japonesa), BS (norma
britânica).
• NTP: norma técnica Petrobras
Introdução
ABNT
http://www.abntcatalogo.com.br/norma.aspx?ID=196800
1. Ensaio de Tração
Classificação dos ensaios:
1. Quanto à integridade geométrica e dimensional da peça ou componente:
�Destrutivo: provocam inutilização parcial ou total da peça; ex.: tração,
dureza, fadiga, fluência.
�Não destrutivo: não comprometem a integridade da peça; ex.: raio X,
ultra-som.
2. Quanto à velocidade de aplicação da carga:
�Estático: carga aplicada de maneira suficientemente lenta, induzindo a
uma sucessão de estados de equilíbrio; ex.: tração, compressão, flexão,
dureza.
� Dinâmico: carga aplicada rapidamente ou ciclicamente; ex.: fadiga,
impacto.
� Carga constante: carga aplicada durante longo período; ex.: fluência.
1. Ensaio de Tração
Ensaios a serem estudados:
�Ensaio de tração
�Ensaio de compressão
�Ensaio de flexão
�Ensaio de impacto
�Ensaio de dureza
�Fadiga
�END: visual, ultrassom, 
termografia, partículas 
magnéticas, radiografia.
Introdução
1. Ensaio de Tração
Métodos de Ensaio: determinam que tipo de ensaios 
devem ser realizados em função da geometria da 
peça, do processo de fabricação e de acordo com as 
normas técnicas vigentes. 
Pode ser:
�Ensaios da própria peça;
�Ensaios de modelos;
�Ensaios em amostras;
�Ensaios em corpos de prova retirados de parte da 
estrutura.
Introdução
1. Ensaio de Tração
Unidade: Sistema Internacional (SI)
De acordo com decreto nº81.621, de maio de 1978, ficou estabelecido o 
uso, em todo o território brasileiro, do Sistema Internacional de Unidades, 
que compreende:
1) Metro (m)
2) Quilograma (kg)
3) Segundos (s)
4) Ampere (A)
5) Kelvin (K)
6) Mol (mol)
7) Radiano (rd)
Existem outra unidades aceitas/admitidas pelo SI: ex. área mm2 e cm2.
Além destas unidades principais, existem as unidades derivativas: ex. 
área mm2 e cm2, força (newton, N), pressão (N/mm2), tensão (pascal, Pa), 
etc.
1. Ensaio de Tração
Unidade: Sistema Internacional (SI)
Tabela de conversão de unidades:
1. Ensaio de Tração
ENSAIO DE TRAÇÃO
1. Ensaio de Tração
O ensaio de tração consiste na aplicação de força de tração uniaxial
crescente em uma amostra do material (corpo de prova) até a ruptura.
1. Ensaio de Tração
Características mecânicas dos materiais que podem ser
determinadas pelo ensaio de tração:
� Limite de resistência à tração; limite de escoamento;
módulo de elasticidade; módulo de resiliência; módulo de
tenacidade; ductilidade; coeficiente de encruamento e
coeficiente de resistência.
Os resultados são influenciados:
� Temperatura, velocidade de deformação, anisotropia do
material, tamanho dos cristais, presença de impurezas e
condições ambientais.
1. Ensaio de Tração
Normas técnicas
As propriedades obtidas no ensaio de tração podem ser determinadas pelos 
métodos da:
� ASTM (American Society for Testing and Materials): 
ASTM E8 Standard Test Methods for Tension Testing of Metallic Materials.
ASTM D-638 Standard Test Method for Tensile Properties of Plastics
� ABNT (Associação Brasileira de Normas Técnicas): 
ABNT NBR ISO 6892 Materiais Metálicos-Ensaio de Tração
1. Ensaio de Tração
Tarefa 1:
Leitura e interpretação das normas NBR ISO
6892 e ASTM E8 / E8M
1. Ensaio de Tração
1. Tensão X Deformação
σ = F/Ao Kgf/cm2 ou Kgf/mm2 ou N/ mm2
Força ou carga
Área inicial da seção reta transversal
Como efeito da aplicação de uma tensão tem-se a 
deformação (variação dimensional).
A deformação pode ser 
expressa:
• O número de centímetros de deformação 
por centímetro de comprimento
• O comprimento deformado como uma 
percentagem do comprimento original
Lo= comprimento inicial
L= comprimento final
00
0
L
L
L
LL
c
∆
=
−
=ε
1. Ensaio de Tração
2. Lei de Hooke
Sabemos que no movimento harmônico simples
(MHS), a força resultante num objeto é opostamente
dirigida e diretamente proporcional ao seu
deslocamento,de uma posição de equilíbrio, na qual
a força resultante é zero, ou seja
F = Força
K = constante da mola
X = deslocamento
1. Ensaio de Tração
Dentro de certos limites, a deformação é proporcional
à tensão (a lei de Hooke é obedecida)
1. Tensão X Deformação
Lei de Hooke: σ = E ε
σ=Tensão
ε = Deformação
E =Constante (módulo elástico)
1. Ensaio de Tração
Deformação Elástica e Plástica
DEFORMAÇÃO ELÁSTICA
• Prescede à deformação plástica
• É reversível
• Desaparece quando a tensão é 
removida
• É praticamente proporcional à tensão 
aplicada (obedece a lei de Hooke)
DEFORMAÇÃO PLÁSTICA
• É provocada por tensões que 
ultrapassam o limite de elasticidade 
• É irreversível porque é resultado do 
deslocamento permanente dos 
átomos e portanto não desaparece 
quando a tensão é removida
Elástica Plástica
1. Ensaio de Tração
A
B
C
D
Deformação
Tensão
Curva Tensão X Deformação
�Reta AB- Região de Comportamento elástico
�Ponto B – Limite de proporcionalidade (Limite de 
elasticidade) 
�BC – região de transição
�Ponto C – tensão de escoamento
�Ponto D – Resistência à tração máxima
�Ponto E– tensão de ruptura 
�Região BE – região plástica 
E
1. Ensaio de Tração
Principais dados 
quantitativos
�limite de resistência à tração
�limite de escoamento
�módulo de elasticidade (E),
�módulo de resiliência
�módulo de tenacidade
� ductilidade.
uσ
eσ
rU
( )tu
1. Ensaio de Tração
Definições importantes
� Tensão ( ): representa a força capaz de produzir deformação em uma
unidade de área da amostra em teste.
� Deformação ( ) (alongamento específico): relação entre a variação do
comprimento por unidade do comprimento inicial ( )
� Região de Comportamento elástico (reta AB): representa a região que
segue a Lei de Hooke, isto é, uma região em que a tensão resultante da
aplicação de uma força em um material é diretamente proporcional à
sua deformação. Dentro desta região, após a retirada da força aplicada
o material será capaz de retornar às suas dimensões originais livre de
deformação residual ou permanente.
σ
ε
ol
l∆
1. Ensaio de Tração
� Limite de proporcionalidade (Limite de elasticidade) (ponto C):
Representa a maior tensão acima da qual o material não mais obedece
à Lei de Hooke, isto é, perde-se a linearidade entre a relação tensão-
deformação.
� Módulo de Elasticidade (módulo de Young) (E): Fornece uma indicação
da rigidez do material e depende fundamentalmente das forças de
ligação interatômicas, o que explica seu comportamento inversamente
proporcional à temperatura. É determinado pela inclinação da reta
(tangente) na região linear da curva como mostrado na Figura a seguir.
As principais valores definidos na região elástica 
Definições importantes
1. Ensaio de Tração
Módulo de Elasticidade (módulo de Young) (E): 
2σ
1σ
1ε 2ε
12
12tan
εε
σσ
α
−
−
==E
Definições importantes
1. Ensaio de Tração
� Limite de escoamento: o escoamento é um fenômeno localizado, que
se caracteriza por um aumento relativamente grande na deformação,
acompanhado por uma pequena variação na tensão.
Principal medida:
Tensão no escoamento ( ) - a máxima tensão atingida na região de
escoamento,
eσ
Definições importantes
1. Ensaio de Tração
O procedimento para se determinar o limite de escoamento é:
� Construir uma linha paralela à região elástica da curva, partindo de 
uma deformação de 0,002 ou 0,2%
� Definir na interseção da reta paralela ao eixo x a partir da reta 
correspondente á deformação 0,002 ou 0,2%.
ne
σ
ne
σ
Definições importantes
1. Ensaio de Tração
Quando não é nítido, utiliza-se da convenção de um deformação padrão:
Metais e ligas em geral : n = 0,2 % (ε = 0,002)
Cobre e suas ligas: n = 0,5 % (ε = 0,005)
Ligas metálicas duras: n = 0,1 % (ε = 0,001)
Cerâmicos : n = 0,1 % (ε = 0,001)
Polímeros: n = 0,5 % (ε = 0,005)
1. Ensaio de Tração
Resiliência:
é a propriedade de um corpo de devolver a energia armazenada devido a
uma determinada deformação na elástica.
Principal medida:
módulo de resiliência ( ) é a energia que pode ser absorvida por
unidade de volume do material sem que se tenha uma deformação
permanente deste. Representa o caráter elástico do material e é
calculada através do cálculo da área
ru
Definições importantes
1. Ensaio de Tração
As principais valores definidos na região Plástica
� Limite de resistência à tração: é a tensão máxima suportada pelo
material.
� Limite de ruptura: é a tensão onde ocorre a ruptura do material.
� Alongamento na ruptura: é a diferença entre o comprimento final (Lf) e o
comprimento inicial (Lo).
∆L = Lf - Lo
� Coeficiente de estricção ( ): é a diferença entre as seções inicial (So) e
final (S) após a ruptura do corpo de prova, expressa em porcentagem de
seção inicial.
ϕ
100
0
0
x
S
SS f−
=ϕ
Definições importantes
1. Ensaio de Tração
1. Ensaio de Tração
As principais valores definidos na região Plástica
� Tenacidade: é a capacidade do material de absorver energia devido à
deformação até a ruptura. É uma propriedade desejável para casos de
peças sujeitas a choques e impactos, como engrenagens, correntes, etc.
Em geral, não é definido numericamente. Pode-se considerar de forma
similar ao módulo de resiliência , como a área total abaixo da curva,
Definições importantes
1. Ensaio de Tração
As principais valores definidos na região Plástica
� Ductilidade: É também em geral uma característica não definida
numericamente. Corresponde à elongação total do material devido à
deformação plástica (% elongação)= (lf-lo/lo)x100
Definições importantes
1. Ensaio de Tração
1. Ensaio de Tração
1. Ensaio de Tração
ENSAIO DE TRAÇÃO
Aparelhagem:
Máquina de teste de tração: compreende essencialmente uma travessa
fixa (ou estacionária que carrega uma garra), uma travessa móvel (que
carrega a segunda garra), as garras (para prender o corpo de prova),
uma célula de carga (medição da força), motor e um sistema métrico
(para medição do alongamento).
1. Ensaio de Tração
ENSAIO DE TRAÇÃO
1. Ensaio de Tração
Corpos de prova
ASTM E8 / E8M: corpo de prova cilíndrico
E8
E8M
1. Ensaio de Tração
Corpos de prova
ASTM E8: corpo de prova retangular
1. Ensaio de Tração
Procedimento
1. Colocar o corpo de prova nas garras da máquina de teste,
2. Apertam-se as garras de maneira uniforme e suficientemente
forte para evitar um deslizamento do corpo de prova, sem,
entretanto, esmagá-lo.
3. Ajusta-se a velocidade do teste com as especificações
requeridas.
4. Seleciona-se uma escala de carga tais que a falha do corpo de
prova ocorra dentro da parte útil do corpo de prova.
5. Acionado o equipamento de forma a gerar diagramas de tensão x
deformação de onde poderão ser colhidos todos os dados citados
anteriormente.
1. Ensaio de Tração
Detalhes das garras
1. Ensaio de Tração
Fatores que afetam os resultados do teste de tração
Velocidade de realização do ensaio: Um aumento na velocidade de
carregamento no ensaio de tração promoverá um aumento na
resistência à tração e módulos, porém o oposto acontece com o
alongamento.
Temperatura: As propriedades dos materiais poliméricos são
afetadas rapidamente por pequenas mudanças na temperatura.
De maneira geral um aumento na temperatura no ambiente do
ensaio de tração promoverá um aumento no alongamento e
diminuição de resistência à tração e módulos.
1. Ensaio de Tração
1. Ensaio de Tração
1. Ensaio de Tração
Tarefa 1: Tratamento dos dados de ensaios de tração realizado em
compósitos de polipropileno com sisal. (GRAFICO 1)
1. Ensaio de TraçãoTarefa 1:
O que pode ser avaliado??????
Final deste capítulo....
Obrigado pela atenção!!
Dúvidas?