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1 ALGETEC – SOLUÇÕES TECNOLÓGICAS EM EDUCAÇÃO CEP: 40260-215 Fone: 71 3272-3504 E-mail: contato@algetec.com.br | Site: www.algetec.com.br LABORATÓRIO DE ESTRUTURAS ENSAIO DE TORÇÃO ENSAIO DE TORÇÃO No ensaio de torção, o corpo de prova (de forma cilíndrica) é fixado em uma de suas extremidades e a outra é associada a uma garra que irá realizar o movimento de rotação, aplicando no material um esforço de torção. Figura 1 – Ação da força de rotação sobre o corpo cilíndrico A extremidade associada a garra tenderá a girar no sentido em que a força está sendo aplicada, mas como a outra extremidade está fixada o corpo sofrerá torção, e neste caso, se a força for aplicada de forma constante até um certo limite, o corpo irá atingir a ruptura. 1. PROPRIEDADES DO ENSAIO DE TORÇÃO O torque aplicado no corpo de prova e o ângulo de torção permitem a elaboração de um gráfico que se assemelha ao de tração, possibilitando a análise das propriedades do material. mailto:contato@algetec.com.br 2 ALGETEC – SOLUÇÕES TECNOLÓGICAS EM EDUCAÇÃO CEP: 40260-215 Fone: 71 3272-3504 E-mail: contato@algetec.com.br | Site: www.algetec.com.br LABORATÓRIO DE ESTRUTURAS ENSAIO DE TORÇÃO Figura 2 – Curva torque x ângulo de um material sujeito à torção As propriedades encontradas são relativas ao comportamento do material quando submetido ao esforço de torção. Então, ao se especificar um material que será submetido à esforços de torção, é necessário se considerar o torque máximo suportado pelo mesmo, e este tem que possuir valores menores que o momento torsor no limite de proporcionalidade. 2. FRATURAS TÍPICAS Conforme o tipo do material (Dúctil ou frágil) as rupturas ocorridas no ensaio de torção variam em forma. Os materiais dúcteis apresentam fratura segundo um plano paralelo à seção transversal do comprimento útil do corpo de prova. Figura 3 – Fratura em um material dúctil mailto:contato@algetec.com.br 3 ALGETEC – SOLUÇÕES TECNOLÓGICAS EM EDUCAÇÃO CEP: 40260-215 Fone: 71 3272-3504 E-mail: contato@algetec.com.br | Site: www.algetec.com.br LABORATÓRIO DE ESTRUTURAS ENSAIO DE TORÇÃO Para materiais de comportamento frágil, a ruptura ocorre de forma não plana (Fratura helicoidal), contando o eixo longitudinal, em um ângulo aproximado de 45° se projetar uma linha num plano paralelo ao eixo. Figura 4 – Fratura em um material frágil 3. CURVA TENSÃO-DEFORMAÇÃO Com as medidas de diversos pontos de tensão normal e sua correspondente deformação específica, é possível traçar o diagrama tensão-deformação. Nele, diversas propriedades mecânicas do material ensaiado podem ser obtidas. O diagrama tensão- deformação a seguir é característico de um material dúctil sujeito ao esforço de tração. A curva “tensão-deformação” é apresenta as duas formas de deformação possíveis que um material pode vir a sofrer em um ensaio de torção, compressão ou tração. Estas são conhecidas como deformação elástica e deformação plástica. A primeira trata das deformações não permanentes nas quais o material é submetido, ou seja, ao se retirar a carga, o corpo de prova retorna as suas dimensões iniciais. A deformação plástica indica as deformações permanentes que o material sofre ao longo do ensaio, ou seja, mesmo que a carga sobre o corpo de prova seja removida, suas dimensões não retornarão para os valores iniciais. mailto:contato@algetec.com.br 4 ALGETEC – SOLUÇÕES TECNOLÓGICAS EM EDUCAÇÃO CEP: 40260-215 Fone: 71 3272-3504 E-mail: contato@algetec.com.br | Site: www.algetec.com.br LABORATÓRIO DE ESTRUTURAS ENSAIO DE TORÇÃO A região que define a transição da deformação sofrida pelo material de recuperável (elástica) para permanente (plástica), é conhecida como “Zona de escoamento” e está associada à um limite (de escoamento) que determina o ponto no qual a deformação plástica é iniciada. 4. EQUAÇÕES DA TORÇÃO Para a construção da curva “Tensão x Deformação” no ensaio de torção, é necessário a determinação do momento polar de inércia. • Momento polar de inércia: 𝐽 = 𝜋 × 𝐷4 32 Onde: J = Segundo momento polar de inércia (m4) D = Diâmetro da seção útil do corpo de prova (m) mailto:contato@algetec.com.br 5 ALGETEC – SOLUÇÕES TECNOLÓGICAS EM EDUCAÇÃO CEP: 40260-215 Fone: 71 3272-3504 E-mail: contato@algetec.com.br | Site: www.algetec.com.br LABORATÓRIO DE ESTRUTURAS ENSAIO DE TORÇÃO Para o cálculo da tensão cisalhante (Pa), é utilizado o segundo momento porlar de inércia. • Tensão de cisalhante: 𝜏 = 𝑇 × 𝑅 𝐽 Onde: τ = Tensão cisalhante (Pa) T = Torque aplicado (Nm) R = Raio da seção util do corpo de prova (m) J = Segundo momento polar de inércia (m4) Converta a tensão de Pascal (Pa) para mega Pascal (MPa). 𝑀𝑃𝑎 = 1𝑃𝑎 10−6 Para determiner a deformação cisalhante (ɣ), é necessário a utilização da rotação do corpo de prova em graus. • Deformação cisalhante: ɣ = R 𝜃 𝐿 Onde: ɣ = deformação cisalhante 𝑅 = Raio do corpo de prova L = Comprimento do corpo de prova θ = Ângulo de rotação do corpo de prova (Radianos) mailto:contato@algetec.com.br 6 ALGETEC – SOLUÇÕES TECNOLÓGICAS EM EDUCAÇÃO CEP: 40260-215 Fone: 71 3272-3504 E-mail: contato@algetec.com.br | Site: www.algetec.com.br LABORATÓRIO DE ESTRUTURAS ENSAIO DE TORÇÃO Atenção: Converta os valores dos ângulos de graus para radianos utilizando a regra abaixo. X (𝑟ad) = 𝜃 × 0,017444 Onde “x” é o valor do ângulo teta em radianos. • Módulo de elasticidade: 𝐺 = 𝜏 ɣ Onde: ɣ = Deformação cisalhante 𝐺 = Módulo de elasticidade τ = Tensão cisalhante mailto:contato@algetec.com.br
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