EELEnsaios Mecânicos – Prof. Carlos Baptista

3 – ENSAIO DE TRAÇÃO

EELEnsaios Mecânicos – Prof. Carlos Baptista

Curvas tensão-deformação obtidas por meio do ensaio de tração

Informações Sobre:

• Resistência Mecânica

• Ductilidade

Emprego do Ensaio:

• Informações para Projetos

• Seleção de Materiais

• Controle de Qualidade

• Comparação e Desenvolvimento de Materiais

Fatores para Escolha do Ensaio:

• Facilidade de Execução

• Reprodutividade dos Resultados

NORMAS (alguns exemplos)

- ASTM E8m (metais)

- ASTM D638 (plásticos)

- ASTM C1293 (cerâmicas avançadas)

- ABNT NBR 6152 (cancelada)

- ABNT NBR ISO 6892-1

EELEnsaios Mecânicos – Prof. Carlos Baptista

Histórico:

• Mais antigo ensaio mecânico

• Leonardo da Vinci (arames)

• Galileu (1638)

• Robert Hooke (1678)

• Musschenbroek (1729)

• Kirkaldy (lab. ensaios, 1865)

• Tinius Olsen (1879)

EELEnsaios Mecânicos – Prof. Carlos Baptista

Máquinas de Ensaio:

• Eletromecânicas

• Servo-hidráulicas

EELEnsaios Mecânicos – Prof. Carlos Baptista

Corpos de Prova:

• Formas e Dimensões Padronizadas

• Adequar à Origem do Material e à Máquina

• Localização e Comprimento

✓ Placas, Chapas, Lâminas → Seção Retangular

✓ Forjados, Fundidos, Grandes Espessuras,

Forma Irregular → Seção Circular

✓ Arame, Fio, Tubo → Segmento do Próprio Material

✓ Barras Nervuradas → Deve-se Pesar a Barra

Garras para fixação de corpo-de-prova

com extremidades rosqueadas

EELEnsaios Mecânicos – Prof. Carlos Baptista

Corpos de Prova:

Alguns tipos de garras

EELEnsaios Mecânicos – Prof. Carlos Baptista

Corpos de Prova após Ensaio:

Ferro fundido cinzento, liga Al 7075, Aço 1020 Polietileno (HDPE), Nylon, Teflon (PTFE)

Dúctil e Frágil

EELEnsaios Mecânicos – Prof. Carlos Baptista

Curvas Tensão-Deformação Típicas:

Metal Dúctil

Comportamento de Alguns Materiais Poliméricos

Ferro Fundido Cinzento

EELEnsaios Mecânicos – Prof. Carlos Baptista

Algumas Propriedades Calculadas:

Procedimentos:

• Preparação e Medição dos Corpos-de-Prova

• Capacidade e Precisão dos Sensores

• Alinhamento da Máquina e das Amostras

EELEnsaios Mecânicos – Prof. Carlos Baptista

Rigidez Elástica do Material (ASTM E111):

• Módulo de Young E

• Métodos da Tangente e da Corda

• Erros: Folgas, Alinhamento, Curvatura

• Adotar Área Média (mínimo 3 pontos)

EELEnsaios Mecânicos – Prof. Carlos Baptista

Determinação do Limite de Escoamento:

• Ocorrência do Patamar de Escoamento

• Limite de Desvio (Offset)

0,00 0,02 0,04 0,06 0,08 0,10 0,12 0,14 0,16 0,18 0,20

0

50

100

150

200

250

300

350

400

Aço SAE 1020

(

MP

a)

(mm/mm)

0,000 0,005 0,010 0,015 0,020 0,025

0

50

100

150

200

250

Aço SAE 1020 (escoamento)

(

MP

a)

(mm/mm)

EELEnsaios Mecânicos – Prof. Carlos Baptista

Limite Elástico Aparente (Johnson)

Método do Deslocamento

Materiais com Comportamento

Não-Linear

EELEnsaios Mecânicos – Prof. Carlos Baptista

Fatores que afetam a Resistência à Tração:

• Taxa de deformação

• Temperatura

EELEnsaios Mecânicos – Prof. Carlos Baptista

Curva Tensão-Deformação Verdadeira (ASTM E646):

• Definições de Tensão Real e Deformação Real

• Hipótese do Volume Constante

• Limitações das Equações

EELEnsaios Mecânicos – Prof. Carlos Baptista

Curva Tensão-Deformação Verdadeira (continuação):

Curvas de tração para o aço 1020

~lognklog~log +=n~k~ =

EELEnsaios Mecânicos – Prof. Carlos Baptista

Instabilidade no pescoço e Correção para grandes deformações:

n~k~ =

- No início da estricção temos = n

EELEnsaios Mecânicos – Prof. Carlos Baptista

Instabilidade no pescoço e Correção para grandes deformações:

- A Correção de Bridgman:

( ) ~~log186,083,0~B −=

Atualmente existem

novas propostas,

obtidas usando-se

o Método dos

Elementos Finitos.

Ex.: Y Ling (2004);

J.M. Choung (2008).

EELEnsaios Mecânicos – Prof. Carlos Baptista

Representações da Curva Tensão-Deformação Verdadeira:

O fato de algumas equações representarem razoavelmente o comportamento

tensão-deformação não implica que estas sejam capazes de uma descrição

física das curvas, visto que a deformação plástica é um fenômeno complexo,

ou seja, a deformação acumulada não está relacionada unicamente com a

estrutura de discordâncias do material.

ne

~k~ +=

np

~k~ =

ppe~

E

~~~~

+=+=

Ludwik-Hollomon:

Ramberg-Osgood:

+= 1n1K~

( ) 22 nKexp +=

Ludwigson*:

* Met. Trans. 2, p.2825, 1971.

EELEnsaios Mecânicos – Prof. Carlos Baptista

Ex.: Aço SAE 1018, tratamentos

térmicos intercríticos

(Suzuki & McEvily, 1979)

0,00 0,05 0,10 0,15 0,20 0,25 0,30 0,35 0,40

0

100

200

300

400

500

600

700

800

Material Condition

AR

WQ950

WQ800

Str

ess (

MP

a)

Strain (mm/mm)

Efeitos da Microestrutura no Comportamento de Aços:

Ex.: Aço microligado submetido

a têmpera intercrítica

EELEnsaios Mecânicos – Prof. Carlos Baptista

Anisotropia das Propriedades de Tração:

• Anisotropia Cristalográfica

• Fibramento Mecânico

✓ Coeficiente de Lankford (R)

EELEnsaios Mecânicos – Prof. Carlos Baptista

Curvas de Tração após Aplicação

de Tensões Cíclicas:

✓ Índice de Anisotropia Normal R

EELEnsaios Mecânicos – Prof. Carlos Baptista