O Ensaio Tração

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SAE - Society of Automotive Engineers

COPANT - Comissão Panamericana de Normas Técnicas

Além destas, podem ser utilizadas algumas normas próprias da indústria ou particulares. As normas são utilizadas porque facilitam a comparação dos resultados obtidos durante o ensaio.

De acordo com a ABNT, o comprimento mínimo para o corpo de prova padrão está associado ao seu comprimento pela seguinte relação:

[pic 1]

Sendo k=5,65.

[pic 2]

Figura 1: Formato de corpo de prova para o ensaio de tração.

Os corpos de prova são constituídos de cabeças e parte útil, unidas por concordância. As cabeças são as partes extremas, as quais são utilizadas para se fixar o CP a máquina. A parte útil é a seção transversal menor onde acontece a ruptura do corpo e é nesta região onde serão feitas as diversas determinações. Com aplicação de uma carga F, a barra sofre uma deformação e, a qual é definida sobre variação do comprimento (ΔL). Desta forma obtemos uma curva de Carga/Alongamento. A figura 2 mostra está curva típica deste ensaio.

[pic 3][pic 4]

Obtendo-se o valor de carga (Kgf) e alongamento (mm), durante o ensaio de tração, pode-se fazer a curva de tensão convencional (Mpa) versus a deformação convencional (mm/mm). Esta curva está representada na figura 2 acima. As seguintes equações relacionam a carga e a tensão convencional, bem como o alongamento e a deformação convencional.

[pic 5]

Onde: Fi = carga instantânea e, S0 = área inicial;

[pic 6]

Onde: Fi = carga instantânea e, S0 = área inicial.[pic 7]

As equações a seguir apresentam as relações entre a carga e a tensão verdadeira, bem como entre o alongamento (Δl) e a deformação verdadeira (ε). A curva que representa a tensão verdadeira está na figura 3 abaixo.

[pic 8]

Onde: σv = tensão verdadeira

Fi = carga instantânea e, S0 = área inicial

[pic 9]

Onde: : ε=deformação verdadeira

l0 = área comprimento inicial; lf = comprimento final

[pic 10][pic 11]

Observando o gráfico da figura 3, notamos o crescimento contínuo da tensão verdadeira até a ruptura do corpo de prova. Isto ocorre devido ao fato da seção real reduzir a partir do ponto de carga máxima.

Analisando as figuras 2 e 3, conseguimos obter uma relação ente tensão e a deformação, motivo o qual a curva é linear inicialmente durante os ensaios. Essa relação é denominada lei de Hook.

[pic 12]

Onde: σ= tensão convencional

E = módulo de elasticidade ou módulo de Young

e = Deformação convencional

O regime definido nesta região (parte linear) é o elástico, aonde a deformação não é permanente, ou seja, o material retorna a posição inicial ao se retirar a força aplicada. Este regime precede o regime plástico. Alguns materiais apresentam Anelasticidade, no caso dependem de um determinado tempo para voltar a sua característica inicial.

A região do gráfico a qual é definida por uma curva parabólica define o regime de deformação plástica. A deformação plástica está relacionada com a rigidez do material, a partir deste regime o material não recupera as suas dimensões iniciais ao se sessar a carga. Além disto a região se caracteriza por um aumento significativo na dureza, uma vez que a deformação é a frio, denominado encruamento.

O Regime de limite de escoamento, corresponde a região que delimita a transição entre os regimes de deformação elástica e plástica. Durante o escoamento a carga oscila entre valores muitos próximos dos outros. Quando não se observa nitidamente o fenômeno de escoamento, a tensão de escoamento corresponde à tensão necessária para promover uma deformação permanente de 0,2% ou outro valor especificado Figura 5. Abaixo temos a figura 4 que específica no gráfico as regiões citadas.

[pic 13]

Figura 4:Tensão/Deformação regimes.

[pic 14][pic 15]

Podemos obter as seguintes características de um material através do ensaio de tração:

Tensão no limite de resistência: Corresponde a região em que temos uma tensão máxima aplicada antes do material se romper. Pode ser calculada dividindo a carga máxima pela área de seção reta inicial.

Resiliência: É a capacidade de um material absorver energia quando este