Conceito do Ensaio

Um dos ensaios mecânicos realizado em materiais, paraconhecer o seu comportamento e suas propriedadesem determinadas situações, é o teste de compressão,em que se avalia como o material reage quandopressionado. Este teste é usualmente aplicado emconcreto, cerâmicas, plásticos e compósitos.Para os metais é menos utilizado devido aos váriosproblemas envolvidos nos ensaios.

Materiais Dúcteis

Um material dúctil é aquele que pode ser alongado,flexionado ou torcido, sem se romper. Ele admitedeformação plástica permanente, após a deformaçãoelástica.

Qualquer material que possa ser submetido agrandes deformações antes da ruptura é chamado dematerial dúctil.

Materiais Frágeis

Os materiais que apresentam pouco ou nenhumescoamento são chamados de materiais frágeis.

Um material frágil rompe-se facilmente, ainda na faseelástica. Para estes materiais o domínio plástico épraticamente inexistente, indicando sua poucacapacidade de absorver deformações permanentes.

Curvas Tensão X Deformação

DefiniçãoDe modo geral, podemos dizer que o ensaio de compressão éum esforço axial, que tende a provocar um encurtamento ouruptura do corpo submetido a este esforço.

Com isso, ocorre um aumento da seção transversal do CP(material dúctil) a este mesmo eixo, quando a deformação dapeça nesta direção é permitida, pois deve-se considerar queteoriamente, neste caso, seu volume permanece constante.

Um exemplo característico de objeto submetido a esforços decompressão são as colunas dos prédios, que recebem, com amesma direção de seu eixo, as cargas acima delas.

ConceitoDe modo geral, podemos dizer que o ensaio decompressão é um esforço axial, que tende a provocar umencurtamento ou ruptura do corpo submetido a esteesforço.

Descrição do EnsaioNo teste de compressão o corpo de prova é testadopela aplicação de uma carga axial compressiva, econstruído o diagrama tensão–deformação,semelhantemente ao procedimento do ensaio detração.

Descrição do EnsaioAs mesmas máquinas do ensaio de tração são utilizadas para oensaio de compressão, apenas alterando as condições de fixaçãodo corpo de prova na máquina.

Duas placas lisas adaptadas, uma fixa e outramóvel, entre elas o CP é apoiado e mantidofirme durante a compressão.

Ensaio de Tração X CompressãoEsforço uniaxial;

Utilização da mesma máquina;

Sofrem deformação elástica e, na maioria das vezes,deformação plástica.

Questão: todos os materiais terão mesma resistência atração do que a compressão?

Corpos de ProvaO corpo de prova tem usualmente a forma cilíndrica, comrelação comprimento/diâmetro (L/D) entre 2 e 8 (emcasos excepcionais a relação pode ser 1 – caso de teste demetal para mancais).

O comprimento não deve ser muito grande, para evitarefeitos indesejáveis de flambagem, nem muito pequeno,pois o atrito nas superfícies de contato com a máquina deensaio poderá prejudicar a validade dos resultados. Aapresentação dos resultados dos testes deve sempreespecificar a relação L/D.

FlambagemÉ um fenômeno que ocorre em peças onde a área desecção transversal é pequena em relação ao seucomprimento, quando submetidas a um esforço decompressão axial.

A flambagem acontece quando a peça sofre flexãotranversalmente devido à compressão axial.

A flambagem é considerada uma instabilidade elástica,assim, a peça pode perder sua estabilidade sem que omaterial já tenha atingido a sua tensão de escoamento.

Flambagem

AtritoÉ o componente horizontal da força de contato que atuasempre que dois corpos entram em choque e hátendência ao movimento.

É gerada pela aspericidade dos corpos e sempre paralelaàs superfícies em interação e contrária ao movimentorelativo entre eles.

Quanto maior a força normal maior será o atritonecessitando de maiores forças para mover um material.

Efeitos do AtritoO atrito gera tensões na superfície de contato, impedindoo movimento dos elementos situados nesta superfície, eprovocando a alteração do formato original cilíndrico docorpo de prova durante o processo.

Mais longe da superfície de contato os elementos fluemradialmente para fora numa taxa proporcional à suadistância ao centro do corpo. Este é o abaulamento ouefeito barril.

Efeitos do Atrito

Efeitos do AtritoPara reter o material de lubrificação usinam-se sulcosrasos em ambas as faces do corpo de prova. Esteprocedimento garante a lubrificação durante o teste,minimizando o atrito.

É utilizado óleos em geral,parafina, teflon, folhas detântalo, etc..

LimitaçõesExistência de atrito entre o corpo de prova e as placas damáquina (formação de um barril).

Possibilidade de flambagem.

Dificuldade de medida dos valores numéricos do ensaio.

Não é muito usado para os metais, porque adeterminação das propriedades mecânicas é dificultadadevido:

AplicaçõesIndicado para materiais frágeis (ferro fundido, madeira,concreto, etc...).

Materiais cerâmicos: construção civil (concreto, tijolos,etc..).

Cerâmicos possuem maior resistência a compressão doque a tração em até 100 X.

Utilizado também para materiais plásticos e compósitos.

AplicaçõesEnsaios de achatamento de tubos: consiste em colocaruma amostra de segmento de tubo deitada sobre asplacas da máquina e aplicar uma carga até “achatar” aamostra.

A distância final entre as placas, que varia conforme adimensão do tubo, deve ser registrada. O resultado éavaliado pelo aparecimento ou não de fissuras, ou seja,rachaduras, sem levar em conta a carga aplicada.Este ensaio permite avaliar qualitativamente a ductilidade domaterial, do tubo e do cordão de solda do mesmo, poisquanto mais o tubo se deformar sem trincas, mais dúctil seráo material.

AplicaçõesPara determinar a constante elástica da mola, constrói-se um gráfico

tensão-deformação, obtendo-se um coeficiente angular que é a constanteda mola, ou seja, o módulo de elasticidade.

Por outro lado, para verificar a resistência da mola, aplicam-se cargaspredeterminadas e mede-se a altura da mola após cada carga.

Compressão em Materiais Dúcteis eFrágeis

Materiais dúcteis e materiais frágeis, especificamentemetais, comportam-se diferentemente no ensaio decompressão. Enquanto os metais frágeis rompempraticamente sem fase elástica, os metais dúcteis sofremgrande deformação na fase plástica, às vezes sem atingira ruptura.

Abaixo se descreve o comportamento de cada tipo demetal.

Compressão em Materiais Dúcteis eFrágeis

Ruptura a 45°: máxima tensão cisalhante

Compressão em Materiais FrágeisFrágeis Não tem deformação lateral apreciável e a rupturaocorre por cisalhamento e escorregamento, ao longo de umplano inclinado de, aproximadamente, 45°. Ex.: Ferro fundidocinzento.

O teste axial de compressão também e útilpara a medição das propriedades elásticas ede fratura compressiva de materiais frágeis oude baixa ductilidade.Para os metais frágeis a fase elástica é muitopequena, comprometendo a determinaçãoprecisa das propriedades para esta fase.O CP volta a sua altura inicial.

Compressão em Materiais FrágeisA propriedade mais importante para os metais de baixaductilidade – como o ferro fundido – é o limite deresistência.

O limite de resistência à compressão é calculado pelarelação entre a carga máxima no teste e a área da seçãotransversal original do corpo.

O limite de resistência á compressão para materiaisfrágeis é aproximadamente 8 X maior do que o limitecorrespondente obtido no ensaio de tração.

Compressão em Materiais Frágeis

Ensaio de Compressão

Condição Real

Compressão em Materiais DúcteisPara os metais dúcteis é possível determinar comprecisão as propriedades para a zona elástica.

Já na zona plástica a deformação aumenta a área daseção transversal (com redução do comprimento),aumentando a resistência do corpo de prova (contráriodo ensaio de tração), isto é, a tensão real instantâneadiminui e o corpo pode ser achatado até o formato de umdisco, sem que ocorra ruptura.

Ex.: Cobre, Magnésio

Compressão em Materiais Dúcteis

Ensaio de compressão em um metal dúctil. Deformação sem ruptura.

O CP retém uma deformação residual quando é descarregado.

Vídeos dos Ensaios

Modos de DeformaçãoOs possíveis modos de deformação no teste de compressãosão:

(a) Flambagem, quando L/D > 5(b) Cisalhamento, quando L/D > 2.5(c) Barril duplo, quando L/D > 2.0(d) Barril, quando L/D > 2.0 e há fricção nas superfícies decontato.(e) Compressão homogênea, quando L/D < 2.0 e não existefricção nas superfícies de contato.(f) Instabilidade compressiva devido ao amolecimento domaterial por efeito de carga.

Modos de Deformação

(a) Flambagem, quando L/D > 5

(b) Cisalhamento, quando L/D > 2.5

(c) Barril duplo, quando L/D > 2.0

(d) Barril, quando L/D > 2.0 e há fricção nassuperfícies de contato.

(e) Compressão homogênea, quando L/D < 2.0 enão existe fricção nas superfícies de contato.

(f) Instabilidade compressiva devido aoamolecimento do material por efeito de carga.

Modos de Deformação

Em geral procura-se um modo de deformação próximo aoideal, ou seja, sem fricção. Porém, na prática, o atritosempre estará presente. Neste caso a ocorrência do efeitobarril deve ser esperada para materiais dúcteis.

A flambagem, o cisalhamento e a instabilidade devem serevitados.