Relatório ensaio de tração

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Nota: 
 
 
 
Acadêmico(s): Fernanda Mônego RA(s): 0254598 Curso(s): Engenharia Civil 
Disciplina: Mecânica dos Sólidos II Professor: Gustavo Alberto Ludwig 
 
A determinação de propriedades mecânicas de materiais é importante para definir o 
tipo de material que melhor se adapta a um projeto, equipamento ou processamento industrial, 
bem como prevenir acidentes, controlar problemas de manufaturas, redução de custos etc. 
Ensaios mecânicos são capazes de definir essas propriedades. Em geral, consiste em determinar 
a resistência do material a algum tipo de esforço mecânico. São necessários, por exemplo, para 
controle de produção industrial, estudos e pesquisas (SOUZA, 1982). Entre os ensaios 
mecânicos, cabe citar o ensaio de tração, que fornece diversos dados sobre a deformação que 
um material sofre ao ser tracionado. 
 
 
Os ensaios de tração são imprescindíveis para que haja a determinação das 
propriedades mecânicas dos materiais. Com ele pode-se determinar a tensão suportada, o quanto 
o material é capaz de deformar entre outros diversos dados, que são de suma importância para 
diversas áreas como indústria, construção civil, pesquisas e estudos etc. 
O ensaio de tração, um dos principais ensaios mecânicos, consiste na aplicação de 
uma força sobre um corpo de prova a ser estudado, com dimensões padronizadas, a fim de se 
obter a deformação do material. Geralmente, ocorre a aplicação de uma força até que haja a 
ruptura do corpo, promovendo sua inutilização posterior, por esse motivo, o ensaio de tração é 
considerado um ensaio destrutivo (SOUZA,1982). 
Segundo James Newell (2010), para a realização do ensaio, o corpo de prova é preso 
entre duas garras. A superior é presa a uma barra fixa e a uma célula de carga. Já a garra inferior, 
é presa a uma barra móvel, que puxa o material para baixo. A célula de carga registra a força 
aplicada, enquanto um extensômetro registra o alongamento da amostra, como é mostrado na 
Figura 1: 
Figura 1 – Equipamento esquemático do ensaio de tração. 
 
 
 
 
Introdução 
Referencial Teórico 
Nota: 
 
 
O ensaio se repete, geralmente, até que ocorra a ruptura do material. De acordo com 
Souza (1982), com esse tipo de ensaio pode-se afirmar que há uma uniformidade na deformação 
do material, porém essa uniformidade se encerra no momento em que é atingida a carga máxima 
suportada pelo corpo. Nesse caso, se dá início o chamado fenômeno da estricção, ou diminuição 
na secção do corpo de prova, nos materiais com certa ductilidade. A ruptura normalmente se dá 
a região estreita do material, a menos que um defeito interno promova a ruptura fora dessa 
região. 
Após o ensaio, os dados obtidos podem ser convertidos em valor de tensão de 
engenharia e deformação de engenharia. Com isso, pode-se construir um gráfico tensão x 
deformação (NEWELL,2010). Esse gráfico fornece importantes informações sobre o 
comportamento do material. Durante as primeiras etapas do ensaio, o material tem uma 
deformação elástica, ou seja, caso a força fosse retirada, ele voltaria ao seu estado original. A 
partir do momento em que a tensão aplicada deforma o material de tal maneira, que ele não 
conseguiria retornar a sua forma original, ele passa a sofrer a deformação plástica (HASHEMI 
et. al. 2013). Em geral, os materiais apesentam uma relação linear entre a tensão e a deformação 
enquanto há deformação elástica. Assim, é possível calcular o módulo de elasticidade, ou 
módulo de Young, que é a medida da rigidez do material. 
Quando maior for o valor do módulo, menor será a deformação elástica do material. 
É um valor importante a considerar em projetos onde a deformação do material deve 
permanecer baixa (SOUZA, 1982). 
 Ao passar para a deformação plástica, o material passa por um ponto de transição 
chamado limite de escoamento. Mesmo após chegar na deformação plástica, muitos materiais 
ainda são capazes de suportar maiores tensões. Segundo Newell (2010), a força máxima a qual 
o corpo é capaz de suportar é denominada limite de resistência a tração, já a tensão em que o 
material se rompe é chamada tensão de ruptura. 
A quantidade que o material deforma antes de romper é chamada de ductilidade. Há 
mais facilidade para conformar e usinar um material dúctil, porém mais difícil manter sua forma 
sob tensão (NEWELL, 2010). Segundo Hashemi et. al. (2013), geralmente é expressa pelo 
percentual de alongamento do corpo. Essa medida tem grande importância na engenharia, uma 
vez que, além de indicar a ductilidade, mostra também a qualidade de um material metálico. 
 Materiais que sofrem pouca ou nenhuma deformação e tendem a rompem a altas 
tensões, têm comportamento chamado frágil (CALLISTER et.al. 2018). 
 
 
 
O experimento foi realizado nem um laboratório virtual, utilizando a ferramenta 
ALGETEC. Os materiais utilizados foram: 
• Máquina universal para ensaios em materiais; 
• Garras de fixação; 
• Bomba manual; 
• Corpos de prova; 
• Paquímetro; 
Desenvolvimento 
Nota: 
 
• Relógio comparador. 
 
Após a medição dos corpos de prova, o material foi preso entre as garras de fixação. 
Depois de zerar o relógio comparador, aplicou-se, fazendo uso da bomba manual, uma pré- 
carga no corpo, com o objetivo de eliminar possíveis folgas que podem ocorrer durante a 
montagem do sistema. Em seguida, zerou-se novamente o relógio comparador e começou-se a 
aplicar a carga ao material, até que um aviso aparecesse alertando que o corpo e prova havia 
atingido o seu limite. Todos os valores da escala de medida da bomba manual e do relógio 
comparador foram registrados. Após a ruptura, o material foi retirado das garras e medido 
novamente. Em seguida, o corpo de prova foi descartado. Neste experimento virtual foram 
analisados três corpos de prova, de dois diferentes matérias: Liga de Alumínio 2024 e Liga de 
Titânio 6Al-4V. 
Para que fosse possível construir um gráfico Tensão x Deformação, foram 
necessárias algumas transformações. A pressão em kgf/cm² transformada em Mpa através da 
utilização de medidas de área do corpo de prova, que constam na Tabela 01. A deformação foi 
calculada conforme equação fornecida por arquivo disponibilizado pelo laboratório virtual. 
 
Tabela 01 – Medições dos Corpos de Prova 
 Liga de Alumínio 2024 Liga de Titânio 6Al-4V 
Corpo 
de 
prova 1 
 
𝒍𝟎 
36,22mm 
𝒍 
42 mm 
∆𝒍 
5,8 mm 
𝒍𝟎 
36,45mm 
𝒍 
42,1mm 
∆𝒍 
5,65mm 
𝒅𝟎 
5,2mm 
𝒅 
4,45mm 
∆𝒅 
0,75mm 
𝒅𝟎 
5,4mm 
𝒅 
4,35mm 
∆𝒅 
1,05mm 
𝑨𝑪𝑷 21,237 mm² 𝑨𝑪𝑷 22,902 mm² 
Corpo 
de 
prova 2 
 
𝒍𝟎 
36,2mm 
𝒍 
40,15mm 
∆𝒍 
3,95mm 
𝒍𝟎 
36,35mm 
𝒍 
42mm 
∆𝒍 
5,65mm 
𝒅𝟎 
5,3mm 
𝒅 
4,5mm 
∆𝒅 
0,8mm 
𝒅𝟎 
5,3mm 
𝒅 
4,3mm 
∆𝒅 
1 mm 
𝑨𝑪𝑷 22,061 mm² 𝑨𝑪𝑷 22,061 mm² 
 
Corpo 
de 
prova 3 
 
𝒍𝟎 
36,65mm 
𝒍 
40,7mm 
∆𝒍 
4,05mm 
𝒍𝟎 
36,45mm 
𝒍 
42,2mm 
∆𝒍 
5,75mm 
𝒅𝟎 
5,5mm 
𝒅 
4,7mm 
∆𝒅 
0,8 mm 
𝒅𝟎 
5,45mm 
𝒅 
4,35mm 
∆𝒅 
1,1mm 
𝑨𝑪𝑷 23,758mm² 𝑨𝑪𝑷 23,328mm² 
 
Os resultados obtidos após a testagem das ligas de Alumínio e Titânio estão 
apresentados nas Tabelas 02 e 03, e nos Gráficos 01 e 02 a seguir: 
 
Tabela 02: Ensaio de Tração – Alumínio 2024 
Tabela 02: Ensaio de Tração – Alumínio 2024 
Corpo de Prova 01 Corpo de Prova 02 Corpo de Prova 03 
Tensão 
(MPa) 
Deformação 
(mm/mm) 
Tensão (MPa) 
Deformação 
(mm/mm) 
Tensão 
(MPa) 
Deformação 
(mm/mm) 
75,0377 0,0000 72,2328 0,0000 67,0751 0,0000 
135,0679 0,0011 130,0191 0,0011 134,1501 0,0011 
207,1042 0,0019 205,1413 0,0021 203,9082 0,0019 
273,1374 0,0030 271,5955 0,0030 273,6663 0,0030 
Nota: 
 
330,1661 0,0039 326,4925 0,0040 330,0093 0,0040 
390,1963 0,0050 378,5001 0,0050 386,3524 0,0049 
396,1993 0,0058 390,0574 0,0058 391,7184 0,0057 
405,2038 0,0068 401,6146 0,0069 407,8164 0,0068 
411,20680,0077 404,5039 0,0077 410,4994 0,0076 
420,2114 0,0086 410,2826 0,0088 415,8654 0,0087 
435,2189 0,0149 427,6184 0,0149 431,9634 0,0147 
450,2265 0,0196 447,8436 0,0210 456,1104 0,0210 
465,2340 0,0268 456,5116 0,0271 466,8424 0,0270 
480,2416 0,0329 470,9582 0,0329 474,8914 0,0327 
489,2461 0,0387 476,7368 0,0387 482,9404 0,0387 
495,2491 0,0448 488,2940 0,0449 493,6725 0,0449 
498,2506 0,0508 491,1834 0,0511 499,0385 0,0510 
510,2567 0,0568 502,7406 0,0569 507,0875 0,0570 
513,2582 0,0624 505,6299 0,0627 509,7705 0,0628 
519,2612 0,0685 508,5192 0,0688 517,8195 0,0688 
522,2627 0,0746 514,2979 0,0749 520,5025 0,0750 
525,2642 0,0807 517,1872 0,0809 523,1855 0,0810 
525,2642 0,0866 520,0765 0,0870 523,1855 0,0868 
528,2657 0,0923 520,0765 0,0927 525,8685 0,0928 
531,2672 0,0983 522,9658 0,0989 528,5515 0,0988 
534,2687 0,1046 525,8551 0,1050 531,2345 0,1050 
534,2687 0,1105 528,7444 0,1110 533,9175 0,1111 
537,2703 0,1163 531,6337 0,1169 536,6005 0,1166 
537,2703 0,1222 531,6337 0,1227 533,9175 0,1228 
534,2687 0,1285 525,8551 0,1289 528,5515 0,1289 
531,2672 0,1345 520,0765 0,1351 523,1855 0,1351 
525,2642 0,1405 520,0765 0,1409 523,1855 0,1408 
525,2642 0,1461 520,0765 0,1467 520,5025 0,1453 
522,2627 0,1522 511,4085 0,1528 520,5025 0,1528 
504,2536 0,1583 491,1834 0,1588 499,0385 0,1589 
75,0377 0,0000 72,2328 0,0000 67,0751 0,0000 
 
Tabela 03: Ensaio de Tração – Titânio 6Al-4V 
Tabela 03: Ensaio de Tração – Titânio 6Al-4V 
Corpo de Prova 01 Corpo de Prova 02 Corpo de Prova 03 
Tensão 
(MPa) 
Deformação 
(mm/mm) 
Tensão (MPa) 
Deformação 
(mm/mm) 
Tensão 
(MPa) 
Deformação 
(mm/mm) 
27,8329 0,0000 28,8931 0,0000 54,6492 0,0000 
164,2143 0,0011 170,4695 0,0011 163,9475 0,0011 
253,2797 0,0019 260,0382 0,0019 259,5835 0,0019 
361,8281 0,0028 364,0535 0,0028 355,2195 0,0027 
431,4104 0,0034 433,3971 0,0033 423,5309 0,0033 
487,0763 0,0041 494,0727 0,0040 489,1099 0,0040 
556,6586 0,0046 563,4162 0,0045 546,4915 0,0045 
617,8911 0,0052 632,7597 0,0051 614,8030 0,0052 
681,9068 0,0058 693,4353 0,0058 669,4521 0,0058 
759,8390 0,0066 751,2216 0,0066 762,3557 0,0066 
798,8051 0,0071 817,6758 0,0072 792,4127 0,0071 
834,9879 0,0077 852,3476 0,0077 833,3996 0,0077 
862,8208 0,0085 875,4621 0,0083 849,7944 0,0082 
Nota: 
 
879,5206 0,0088 895,6873 0,0088 874,3865 0,0088 
910,1368 0,0102 924,5804 0,0100 901,7110 0,0100 
918,4867 0,0115 939,0270 0,0116 915,3733 0,0118 
932,4032 0,0140 941,9163 0,0140 918,1058 0,0140 
932,4032 0,0184 944,8056 0,0184 926,3032 0,0184 
935,1865 0,0228 947,6949 0,0227 926,3032 0,0228 
935,1865 0,0280 950,5842 0,0283 929,0356 0,0283 
935,1865 0,0347 953,4736 0,0347 929,0356 0,0346 
935,1865 0,0428 956,3629 0,0426 929,0356 0,0427 
937,9698 0,0520 956,3629 0,0520 931,7681 0,0521 
937,9698 0,0620 959,2522 0,0619 934,5005 0,0620 
937,9698 0,0737 962,1415 0,0737 937,2330 0,0738 
946,3196 0,0864 962,1415 0,0864 937,2330 0,0864 
946,3196 0,1003 965,0308 0,1001 939,9655 0,1004 
946,3196 0,1045 965,0308 0,1045 939,9655 0,1048 
940,7531 0,1117 959,2522 0,1117 934,5005 0,1119 
932,4032 0,1177 953,4736 0,1175 929,0356 0,1177 
921,2700 0,1277 939,0270 0,1276 915,3733 0,1278 
910,1368 0,1350 924,5804 0,1351 901,7110 0,1353 
899,0037 0,1403 910,1339 0,1403 888,0488 0,1405 
885,0872 0,1440 907,2445 0,1442 877,1189 0,1429 
873,9540 0,1469 889,9087 0,1455 860,7242 0,1471 
862,8208 0,1490 872,5728 0,1490 849,7944 0,1492 
848,9044 0,1506 866,7941 0,1502 838,8645 0,1509 
834,9879 0,1517 852,3476 0,1519 830,6671 0,1520 
821,0715 0,1525 837,9010 0,1527 817,0049 0,1528 
807,1550 0,1534 823,4544 0,1532 806,0750 0,1535 
793,2385 0,1536 809,0079 0,1538 792,4127 0,1539 
779,3221 0,1542 794,5613 0,1541 778,7505 0,1542 
765,4056 0,1544 780,1147 0,1543 737,7636 0,1545 
 
 
 
 
Gráfico 01: Ensaio de tração Alumínio 2024 Gráfico 02: Ensaio de tração ti-6Al-4V 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Em comparação, os dois materiais apresentam comportamento mecânico parecidos, 
entretanto, suportam diferentes tensões, como pode ser visto abaixo, no Gráfico 03: 
Nota: 
 
 
 
Gráfico 03: Ensaio de tração Ligas Alumínio e Titânio 
 
 
 
A Liga de Alumínio 2024 é formada por alumínio e cobre, possui baixa densidade e 
dureza, sendo o cobre responsável pela última. Apesar de melhorar algumas características 
mecânicas, o cobre induz alguns processos galvânicos que aceleram a corrosão do material 
(DOMINGUES,2011), diferentemente do que ocorre com a Liga de Titânio, muito usada na 
medicina justamente por sua resistência a corrosão. 
A liga ti -6Al-4V é uma das mais utilizadas atualmente podendo substituir facilmente 
o aço, sem relevantes perdas de resistência mecânica devido sua alta razão resistência-peso. 
Semelhantemente, pode substituir ligas de alumínio com redução de volume do componente, 
pois ainda que a densidade seja relativamente maior, a liga de titânio é muito melhor em termos 
de resistência mecânica (ANTONIALLI,2009). Tal característica pode ser observada no ensaio 
de tração realizado. 
Ambos os materiais apresentam ductilidade, característica que é comum aos metais, 
mas é evidente a superioridade da liga de titânio quanto a tensão suportada. Seu limite de 
escoamento registrado fica em torno de 939 Mpa, enquanto o do Alumínio 2024 é de 386 MPa. 
Ainda, pode-se concluir que o módulo de elasticidade da liga de titânio, registrados no 
experimento é em média 129 GPa, superior à média registrada no ensaio do Alumínio 2024, de 
83 GPa. Esses dados reforçam a comprovação da rigidez da liga de titânio em comparação com 
o Alumínio, pois quanto maior o modulo de elasticidade, menor é a deformação elástica 
decorrente de uma tensão. 
 
 
 
 
Nota: 
 
 
 
 
Após a realização dos testes, fica evidente a necessidade da realização desse tipo de 
ensaio. Mesmo todos os corpos de prova sendo metais, possuem diferentes propriedades 
mecânicas, que podem ser de grande auxilio de acordo com finalidade que for usada. Porém, 
também podem ser responsáveis por danos em projetos, máquinas ou riscos à segurança. Logo, 
torna-se necessário conhecer exatamente o comportamento do material com o qual se trabalha. 
Para isso, existe não somente o ensaio de tração, mas ainda ensaios de compressão, dureza, 
fluência, impacto, entre outros. 
 
 
 
HASHEMI, Javad; SMITH, William F. Fundamentos de engenharia e ciência dos materiais. 
2013, AMGH Editora. 
NEWELL, James. Fundamentos da Moderna Engenharia e Ciência dos Materia. 2010, Rio de 
Janeiro, LTC 
SOUZA, Sérgio Augusto de. Ensaios MecÂnicos de Materiais Metálics - Fundamentos 
Teóricos e Práticos. 1982, São Paulo, Edgard Blücher Ltda. 
CALLISTER, William D.; RETHWISCH, David D.; Ciência e engenharia de materiais : uma 
introdução. 2018, Rio de Janeiro, LTC. 
DOMINGUES JUNIOR, Nilton Inácio et al. Estudo do comportamento mecânico da liga Al-
Cu 2024 solubilizada e envelhecida para aplicações aeronáuticas. 2011. 
ANTONIALLI, Armando Italo Sette et al. Uma contribuição ao fresamento frontal da liga de 
Titânio Ti-6Al-4V. 2009. 
 
Considerações finais 
Referências Bibliográficas