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Devido ao estiramento do corpo de prova, uma redução de área na região central da amostra é
observada após o limite de resistência do material, e é denominado empescoçamento ou
estricção. É esperado que a ruptura ocorra sempre na região de estricção da amostra, uma vez
que a tensão se concentra nessa região. A menos que haja um defeito interno ou
descontinuidade, fora dessa região, que cause ruptura.
Tensão deformação em Materiais metálicos
A partir do gráfico de tensão deformação dos materiais metálicos poderíamos descrever todo os
parâmetros importantes no ensaio. Na imagem a seguir podemos entender melhor tais
parâmetros, que aparecem quando o material está sujeito a esforços de natureza mecânica (isso
significa que esses parâmetros determinam a maior ou menor capacidade que o material tem
para transmitir ou resistir aos esforços que lhe são aplicados):
Gráfico típico de tensão x deformação de um ensaio de tração
Equação 1:
E = σ / ε. Tensão aplicada (σ)
Deformação (ε).
Deformação Plástica
À medida que o material continua a ser deformado além do regime elástico, a tensão deixa de ser
proporcional à deformação, fazendo com que a lei de Hooke não seja obedecida, ocorrendo uma
deformação permanente e não recuperável, sendo chamada de deformação plástica. Na maioria dos
materiais metálicos, a transição do comportamento elástico para o plástico é gradual, ocorrendo uma
curvatura no ponto de surgimento da deformação plástica, a qual aumenta mais rapidamente com a
elevação de tensão.
Limite elástico:
Equação 2:
σ = F / A0
F é a força ou carga instantânea aplicada em uma direção ortogonal à seção reta (A0);
A0 representa a área da seção do corpo de prova (antes da aplicação da força).
Ductilidade
Representa uma medida do grau de deformação plástica que o material aguentou até a
fratura. Um material que experimenta uma deformação plástica muito pequena quando
ocorre sua fratura é chamado de frágil. A ductilidade pode ser expressa quantitativamente
tanto pelo alongamento percentual como pela redução de área percentual.
Pode-se obter o alongamento percentual AL% da seguinte maneira:
Equação 3:
AL% = (Lf – L0/L0) * 100
Lf é o comprimento da porção útil do corpo de prova no momento da fratura;
L0 o comprimento útil original;
O conhecimento da ductilidade dos materiais é importante, pois dá uma indicação do grau
onde uma estrutura irá se deformar plasticamente antes de fraturar, além de especificar o
grau de deformação permissível durante operações de fabricação.
Tenacidade
Equação 4:
Uf = (σ esc2) / 2ε
Módulo de resiliência (Uf);
Tensão de escoamento (σ esc);
Módulo de elasticidade (ε);
Encruamento:
Fenômeno modificativo
da estrutura dos metais,
Fenômeno modificativo da estrutura dos
metais, em em que
quea deformação
a deformaçãoplástica
causará oplástica causará
endurecimento e aumentoo de
resistênciaendurecimento
do metal. e
aumento de resistência do
metal.
Estricção ou Empescoçamento
Equação5:
V = – (εx/εz)= – (εy/εz)
𝜀 é representado a extensão lateral ou transversal,
e a extensão segundo a direção do esforço uniaxial aplicado.
Ensaio de tração típico em metais
(Figura 3)
Gráfico de Tensão deformação de um ensaio de tração
Figura 4 – Ensaios de tração típicos para o aço baixo carbono, cobre e ferro
fundido cinzento A forma e a magnitude do gráfico de tensão deformação
de um metal dependerão da sua composição, tratamento térmico, histórico
prévio de deformação plástica e da taxa de deformação, temperatura, e
estado de tensão imposto durante o ensaio.
Figura4
Maquinários e procedimentos
Máquinas
● Existem dois tipos de máquinas de ensaios
mecânicos, a hidráulica e a eletromecânica.
Máquina eletromecânica
Polímeros
Os materiais poliméricos são geralmente compostos orgânicos
baseados em carbono, hidrogênio e outros elementos não-metálicos
que são constituídos de moléculas muito grandes e apresentam baixa
densidade, podendo ser extremamente flexíveis .É o tipo de ensaio
mecânico mais utilizado por permitir a avaliação de diversas
propriedades dos materiais, sendo sua melhor visualização pelo
gráfico Tensão e deformação .
Materiais Poliméricos e Cerâmicos
Gráfico de tensão x deformação para polímeros (a) frágeis, (b) plásticos, (c) elastômeros.
Materiais Poliméricos e Cerâmicos
Materiais cerâmicos
Os materiais cerâmicos são geralmente uma combinação de elementos metálicos
e não-metálicos, geralmente são óxidos, nitretos e carbetos. São geralmente
isolantes de calor e eletricidade e também são mais resistentes à altas
temperaturas e à ambientes severos que metais e polímeros. Com relação às
propriedades mecânicas as cerâmicas são duras, porém frágeis.
É muito difícil realizar ensaios de tração em materiais cerâmicos, pois trincas
podem ser introduzidas no processo de fabricação dos corpos de prova. As
cerâmicas são mais resistentes à compressão que em tração, devido à forma
como as trincas se propagam.
Então, as curvas tensão deformação de materiais cerâmicos são geralmente
obtidas por flexão (3 ou 4 pontos), que em ensaios de tração, pois é muito mais
fácil produzir cerâmicas na forma de blocos de seção transversal retangular para
esse tipo de ensaio.
Normas