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TÓPICOS INTEGRADORES II (ENGENHARIA CIVIL)
Faculdade 
UNINASSAU
1o Semestre de 2021
Trabalho:
Relatório de ensaio de tração – Material Alumínio.
	Grupo:
	
	
	Taise Maiara Azevedo Ribeiro
	01280468
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
ÍNDICE
OBJETIVOS	3
INTRODUÇÃO	3
EQUIPAMENTOS E MATERIAIS	4
Máquinas	4
Equipamentos	4
Material	5
PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL	5
ANÁLISE DOS RESULTADOS E DISCUSSÃO	7
MEMÓRIA DE CÁLCULO	11
Cálculo do Deformação	11
Cálculo de Área de secção transversal do corpo de prova	12
Cálculo da resistência na ruptura (Tensão)	12
Cálculo de Módulo de elasticidade	12
CONCLUSÃO	13
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS	13
 (
10
) (
Ensaio de tração, Material-
 Alumínio
)
1) OBJETIVOS
Conhecer as propriedades dos matérias se faz necessário, pois quando em uso estão expostos a solicitações. O estudo em questão terá por finalidade compreender na prática o ensaio de tração, analisando as tensões e deformações de um corpo de prova em alumínio quando submetido a algumas forças.
2) INTRODUÇÃO
O alumínio é o mais abundante entre os elementos metálicos e o terceiro elemento mais encontrado na crosta terrestre (CARDOSO et al., 2011). Ainda segundo Cardoso et al. (2011) devido as suas propriedades (como leveza, alta condutividade elétrica, grande resistência à corrosão e baixo ponto de fusão) o alumínio é um material de ampla utilização para produção laminados entre outros. 
A determinação das características mecânica de um material como o alumínio, é feita na maioria das vezes por ensaios destrutivos (ruptura ou inutilização do material), para realizar esses ensaios deve-se utilizar máquinas com maior precisão (SOUZA, 1982).“A resistência de um material depende da sua capacidade de suportar uma carga sem deformação excessiva ou falha” (HIBBELER, 2018). Através de Métodos experimentais é possível indicar as propriedades do material analisado, o ensaio de tração é um dos mais importantes e muito utilizados na engenharia, com ele é possível medir a cada ponto a força e o alongamento do material e a partir desses dados gera-se uma curva tensão-deformação de acordo Hibbeler (2018).
No decorrer do ensaio de tração compõe-se um relatório com os dados importante fornecido pela máquina, é feita uma análise relatório bem como o gráfico de tensão e deformação o qual pode-se obter as fases elástica e plástica, bem como módulo de elasticidade entre outros, informações de grande relevância ao observar as propriedades dos materiais (AZEVEDO et al., 2016).
Em um estudo de metodologia ativas de ensino de engenharia cita-se o provérbio Chinês que diz do filósofo Confúcio “O que eu faço, eu compreendo; o que eu vejo, eu lembro; O que eu ouço, eu esqueço;” (BARBOSA; MOURA, 2014). O objetivo principal da realização desse trabalho é possibilitar ao discente a compreensão prática do ensaio de tração bem como elaborar relatório possibilitando algumas análises.
3) EQUIPAMENTOS E MATERIAIS
3.1) ENSAIOS DE TRAÇÃO
A) Máquinas
O ensaio de tração foi realizado com a uma Máquina Universal de Ensaios Mecânicos Destrutivos, fabricada ALGETEC, modelo AG-UNE02 (Figura 01), equipamento desenvolvido com finalidade didática e educacional que consiste em uma estrutura de coluna vertical apoiada num armário MDF (DIAS, 2020). 
 Figura 1 - Máquina de ensaios de tração AG-UNE02
Fonte: (ALGETEC, 2021)
B) Equipamentos
· Paquímetro Universal de 150mm- 6”, fabricado em aço com precisão de 0,02mm/0,001” (Figura 02);
· Chave Allen;
· Caneta esferográfica azul;
· Caderneta de anotação.
 
Figura 2 – Paquímetro Universal
Fonte: Arquivo próprio
C) Material
· Corpo de Prova de alumínio conforme Figura 03.
 
Figura 3 – Corpo de prova material- Alumínio
Fonte: Arquivo próprio
4) PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL
No dia 08 de maio de 2021 realizou-se um ensaio de tração conduzido pelo docente da disciplina Tópicos Integradores II.
O Lecionador fez duas marcações com o uso de uma caneta esferográfica azul no corpo de prova, sendo que com o uso do paquímetro foi medido pelos graduandos o comprimento inicial (L) e diâmetro do corpo de prova (Figura 05). Dando início ao ensaio retirou-se os parafusos das garras (Figura 04, item 7) superior e inferior com a chave Allen segurando a parte móvel , girando o parafuso (Figura 04, item 9) ajustou o comprimento entre as garras possibilitando um espaçamento adequando para o posicionamento do corpo de prova, após o encaixe do corpo de prova, colocou as partes móvel garras e apertou os parafusos com a chave Allen (Figura 06). O docente realizou o ajuste do relógio comparador (Figura 04, item 8), zerando-o logo na sequência. Foi aplicado uma pré-carga de +/-57Kgf para ajustar o corpo de prova. Depois pressionou-se o botão no visor para zerar a carga, dando sequência iniciou o acionamento do botão de comando em 10 intervalos, cada um por 5 segundos obtendo os valores no visor e no relógio comparador de cada ponto da carga aplicada e do alongamento (Figura 07), dados estes foram devidamente anotados na caderneta pelos discentes.
Figura 4 1-Estrutura; 2-Caixa de corpo de provas e ferramentas; 3- Painel elétrico de comando; 4- Visor; 5- Célula de Carga; 6-Ferragens para ensaio de compressão e dureza Brinell; 7- Garras para ensaio de tração; 8-Relógio comparador; 9- Parafuso de potência.
Fonte: (DIAS, 2020)
Figura 5 – 1-Comprimento inicial; 2-Diâmetro
Fonte: Arquivo próprio
Figura 6 – Encaixe do corpo de prova e aperto das garras
Fonte: Arquivo próprio
 (
2
) (
1
)
Figura 7 – 1-carga de determinado tempo ou ponto; 2-Alongamento em determinada carga
Fonte: Arquivo próprio
5) ANÁLISE DOS RESULTADOS E DISCUSSÃO
O ensaio de tração foi executado conforme orientações do manual técnico da máquina AG-UNE02, por se tratar de um experimento com fidalidade educacional os valores obtidos podem apresentar alguma variação.Com o uso do paquimetro obteve-se caracteristicas do corpo de prova, comprimento inicial de 30,8mm e diâmetro 5,3mm (Figura 08).
Figura 8 – Dimensões do corpo de prova
Fonte: Arquivo próprio
Foi realizado 10 intervalos de +/-5 segundos cada, com aplicação gradativa de carga axial no corpo de prova de alumínio. Os dados obtidos durante o ensaio podem ser observados na tabela 1, percebe-se que no ponto 6 alcançou sua carga máxima de 7242,25 N, e a carga de ruptura (ponto 10) foi 3328,39N, além disto nos pontos 5 e 7 apresentou o mesmo valor de alongamento 0,61mm e no ponto 4 destacou-se sendo, maior alongamento dos intervalos com 0,65mm, a comprimento final do corpo de prova foi de 35,06mm com um aumento de 13,8% em relação comprimento inicial. Segundo Souza (1982) “Quanto maior for o alongamento, mais dúctil será o metal”.
Tabela 1 – Ensaio de tração- Carga aplicada e alongamento do corpo de prova.
	Ponto
	Carga (N)
	Alongamento (mm)
	0
	0
	0
	1
	2707,63
	0,24
	2
	5439,78
	0,19
	3
	6579,32
	0,23
	4
	6702,88
	0,65
	5
	7165,76
	0,61
	6
	7242,25
	0,38
	7
	6178,22
	0,61
	8
	5454,49
	0,47
	9
	4610,62
	0,8
	10
	3328,39
	0,08
Na Figura 9 observa-se na curva, que 328,27 MPa foi a tensão máxima a tração do material, o qual rompeu em 150,87Mpa, pode ser visto na tabela 02 os valores em cada ponto os valores de tensão e deformação. Quando atingido a carga máxima ocorre a estricção (redução da seção transversal do corpo de prova (Figura 10)) do material na região que vai causar a ruptura, quanto maior for a porcentagem de estricção , mais dúctil será o metal (SOUZA, 1982).
Figura 9 – Diagrama Tensão– deformação do alumínio
Fonte: Arquivo próprio
Figura 10 – Estricção
Fonte: Arquivo próprio
Tabela 2 – Tensão e deformação do material (Alumínio).
	Ponto
	L (mm)
	Deformação (mm/mm)
	Tensão (MPa)
	0
	30,8000
	0
	0
	1
	31,0400
	0,008
	122,73
	2
	31,2300
	0,014
	246,57
	3
	31,4600
	0,021
	298,22
	4
	32,1100
	0,043
	303,82
	5
	32,7200
	0,062
	324,80
	6
	33,1000
	0,075
	328,27
	7
	33,7100
	0,094
	280,04
	8
	34,1800
	0,110
	247,24
	9
	34,9800
	0,136
	208,99
	10
	35,0600
	0,138
	150,87
Alguns plásticos e grande parte dos metais, como o alumínio não ocorrerá escoamentoconstante além da faixa elástica, isso porque na maioria dos casos não tem um ponto de escoamento bem definido, nesse caso define-se o limite pelo método da deformação residual, geralmente é adotado 0,002mm/mm para projetos estruturais (HIBBELER, 2018).
Para obter o limite de escoamento adotou-se as recomendações do Hibbeler (2018), admitindo 0,2% para a deformação residual, traçando uma reta paralela ao ponto inicial do diagrama de tensão-deformação, onde pode ser observado na Figura 11 a intercepção na curva determinando um limite de escoamento de 270MPa. É importante destacar que por se tratar em uma tensão que causa deformação especifica fixa no material o limite de escoamento não é uma propriedade física do material (HIBBELER, 2018).
Figura 11 – Limite de escoamento (0,2% de deformação residual)
Fonte: Arquivo próprio
Com a análise do diagrama (Figura 9), foi calculado o módulo de elasticidade, a partir da razão entre tensão e deformação.
 A principal finalidade do estudo é educativa, devido a isso não obteve pontos suficiente a fim de formar uma reta precisa, além disso a máquina durante o ensaio apresentou algumas oscilações nos valores de carga. O valor do módulo de elasticidade a temperatura ambiente segundo Souza (1982) é igual a 7GPa. O módulo de Elasticidade do alumínio avaliado foi calculado utilizando a média entre os dados do ponto 1 e 2 (Tabela 3) resultando 16,98 Gpa, justifica-se essa variação do resultado obtido em comparação com o resultado de Souza (1982), pois o experimento não realizado com a maior exatidão possível.
Quando se necessita de um material em que a deformação deve-se manter baixa no regime plástico, um fator muito importante é o módulo de elasticidade o qual deverá ser suficientemente alto a fim de atender a demanda das tensões solicitantes (SOUZA, 1982). 
Tabela 3 – Tensão e deformação do material (Alumínio).
	Ponto
	Deformação (mm/mm)
	Tensão (MPa)
	1
	0,008
	122,73
	2
	0,014
	246,57
	Valor médio
	0,0109
	184,6493
	Módulo de elasticidade (GPa)
	16,98
6) MEMÓRIA DE CÁLCULO
Cálculos realizados 
Em que: = Deformação
A= Área
 = tensão
E = módulo de elasticidade
A) Cálculo da deformação 
A deformação na resistência do material é a relação adimensional entre a deformação na carga axial aplicada e o comprimento útil do corpo de prova. Contabilizou o valor de deformação em cada ponto (Tabela 02), seguindo o mesmo parâmetro de cálculo, demostrado abaixo (dados do 6 ponto local de maior tensão):
Em que:	 = deformação 
 = incremento longitudinal do corpo de prova 
L = comprimento útil do corpo de prova
B) Cálculo da Área de secção transversal do corpo de prova 
Em que:	 = Pi 
= raio
A= Área de secção transversal do corpo de prova
A=3,14X2,65²=22,06mm²
C) Cálculo da resistência na ruptura (Tensão)
A resistência máxima pode ser obtida pela razão entre a força no momento de ruptura e área da seção transversal do corpo de prova.
Em que: = tensão
F = Força aplicada longitudinalmente ao corpo de prova A = Área de secção transversal do corpo de prova
=328,27MPa
D) Cálculo do módulo de elasticidade
O módulo de elasticidade é medido pela razão entre a tensão e a deformação, dentro do limite elástico, em que a deformação é totalmente reversível e proporcional à tensão.
Em que: E = módulo de elasticidade
 = tensão
 = deformação 
F = Força aplicada longitudinalmente ao corpo de prova A = Área de secção transversal do corpo de prova
L = comprimento útil do corpo de prova
 = incremento no comprimento do corpo de prova
Para os cálculos, foi utilizado a média dos pontos 1 e 2. 
7) CONCLUSÃO
É possível inferir que o principal objetivo do estudo foi atingido com êxito. A didática utilizada na realização do ensaio foi clara, refletindo em um melhor aproveitamento. Com os dados obtidos durante o ensaio e na elaboração do relatório instigou o grupo de estudo a quantificar, bem como obter as propriedades mecânica do alumínio, comprovando a sua ductilidade de acordo com os diagramas gerado, afirmando o que foi dito Hibbeler (2018) em relação ao alumínio não ter um escoamento constante além da faixa elástica, dado este comprovado pela curva (Figura 11), sendo que o alumínio apresenta relativamente uma baixa resistência a deformação ainda que o módulo de elasticidade obtido neste ensaio tenha sido superior ao valor tabelado. Cabe destacar que práticas como essa deveria ser inserida no cotidiano da sala de aula, sendo comprovado uma melhor absorção de conhecimento.
8) REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
 ALGETEC. Máquina Universal de Ensaios Mecânicos Destrutivos. Disponível em: https://www.algetec.com.br/br/maquina-universal-de-ensaios-mecanicos-destrutivos-tracao-compressao-e-dureza-versao-automatizada. Acesso em: 14 maio 2021.
AZEVEDO, Cyro Martins Passos de et al. ENSAIO MECÂNICO DE TENSÃO-DEFORMAÇÃO SOB TRAÇÃO: um estudo integrado com a disciplina de cálculo. Exatas & Engenharias, [S.L.], v. 6, n. 15, p. 1-7, 31 ago. 2016. Institutos Superiores de Ensino do Censa. http://dx.doi.org/10.25242/885x61520161030. Disponível em: https://ojs3.perspectivasonline.com.br/exatas_e_engenharia/article/download/1030/800. Acesso em: 13 maio 2021.
BARBOSA, Eduardo Fernandes; MOURA, Dácio Guimarães de. METODOLOGIAS ATIVAS DE APRENDIZAGEM NO ENSINO DE ENGENHARIA. In: INTERNATIONAL CONFERENCE ON ENGINEERING AND TECHNOLOGY EDUCATION, 13., 2014, Portugal. Engineering education in a technology-dependent World. Guimarães: Intertech, 2014. v. 1, p. 110-116. Disponível em: http://copec.eu/congresses/intertech2014/proc/works/25.pdf. Acesso em: 13 maio 2021.
CARDOSO, José Guilherme da Rocha et al. A indústria do alumínio: estrutura e tendências. BNDES Setorial, Rio de Janeiro, n. 33, p. 43-88, mar. 2011. Disponível em: http://web.bndes.gov.br/bib/jspui/handle/1408/2499. Acesso em: 13 maio 2021.
DIAS, Vinicius do Rego. Máquina Universal para Ensaios em materiais. Salvador: Algetec, 2020. 32 p.
SOUZA, Sérgio Augusto de. Ensaios Mecânicos de Materiais Metálicos: Fundamentos Teóricos e Práticos. 5. ed. São Paulo: Edgard Blucher Ltda, 1982. 304 p.
HIBBELER, Russell Charles. Resistência dos Materiais. 10. ed. São Paulo: Pearson Education do Brasil, 2018. 755 p.
 (
Caracterização
 
de
 
Materiais
 
Poliméricos
) (
15
)
 (
Caracterização
 
de
 
Materiais
 
Poliméricos
) (
16
)
12
0122,73246,57328,27150,870501001502002503003500,0000,0200,0400,0600,0800,1000,1200,1400,160TENSÃO MPaDEFORMAÇÃO MM/MM
01020304050607080901001101201301401501601701801902002102202302402502602702802903003103200,0000,0020,0040,0060,0080,0100,0120,0140,0160,0180,0200,0220,024TENSÃO MPaDEFORMAÇÃO MM/MM270, 00