Região elástica e região plástica

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Num ensaio de tração, obtém-se o gráfico tensão-deformação, onde é possível analisar o comportamento do material durante o ensaio. Do início do ensaio, até a ruptura, os materiais geralmente passam pela Deformação Elástica e Deformação Plástica.

Componentes básicos da máquina de ensaio de tração:

- Sistema de aplicação de carga

- Dispositivo para prender o corpo de prova

- Sensores que permitam medir a tensão aplicada e a deformação promovida (extensômetro)

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3 DEFORMAÇÃO ELÁSTICA

Para a maioria dos metais que são solicitados em tração e com níveis de tensão relativamente baixos, a tensão e a deformação são proporcionais.

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Esta é a conhecida lei de Hooke uniaxial e a constante de proporcionalidade “E” é o módulo de elasticidade, ou módulo de Young.

As deformações elásticas não são permanentes, ou seja, quando a carga é removida, o corpo retorna ao seu formato original. Até este ponto, assume-se que a deformação elástica é independente do tempo, ou seja, quando uma carga é aplicada, a deformação elástica permanece constante durante o período em que a carga é mantida constante. Também é assumido que após a remoção da carga, a deformação é totalmente recuperada, ou seja, a deformação imediatamente retorna para o valor zero.

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4 DEFORMAÇÃO PLÁSTICA.

Acima de uma certa tensão, os materiais começam a se deformar plasticamente, ou seja, ocorrem deformações permanentes. O ponto no qual estas deformações permanentes começam a se tornar significativas é chamado de limite de escoamento (ou tensão de cedência).

Para metais que possuem transição gradual do regime elástico para o plástico, as deformações plásticas se iniciam no ponto no qual a curva tensão-deformação deixa de ser linear, sendo este ponto chamado de limite de proporcionalidade (ou tensão limite-elasticidade). No entanto, é difícil determinar este ponto precisamente. Como consequência, criou-se uma convenção na qual é construída uma linha reta paralela à porção elástica, passando pela deformação de 0,2% da deformação total. A tensão correspondente à intersecção desta linha com a curva tensão-deformação é o limite de escoamento (ou tensão de cedência).

A magnitude do limite de escoamento é a medida da resistência de um material à deformação plástica e pode variar muito, como por exemplo, entre 35 MPa para uma liga de alumínio de baixa resistência até 1400 MPa para um aço de alta resistência.

Durante a deformação plástica, a tensão necessária para continuar a deformar um metal aumenta até um ponto máximo, chamado de limite de resistência à tração, no qual a tensão é o máximo na curva tensão-deformação de engenharia. Isto corresponde à maior tensão que o material pode resistir; se esta tensão for aplicada e mantida, o resultado será a fratura. Toda a deformação até este ponto é uniforme na seção. No entanto, após este ponto, começa a se formar uma estricção, na qual toda a deformação subsequente está confinada e, é nesta região que ocorrerá ruptura. A tensão que corresponde à fratura é chamada de limite de ruptura.

Assim, é possível obter o gráfico tensão-deformação, que varia conforme o material analisado. Por exemplo, os materiais frágeis, como cerâmicas e concreto, não apresentam um limite de escoamento. Já os materiais dúcteis, como o alumínio, apresentam o limite de escoamento bem definido.

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Diagrama tensão-deformação para uma liga típica de alumínio1. Tensão máxima de tração2. Limite de escoamento 3. Tensão limite de proporcionalidade 4. Ruptura 5. Deformação "offset" (tipicamente 0,002).

CONCLUSÃO

A partir dos resultados obtidos, entendemos que: a deformação elástica é aquela em que removidos os esforços atuando sobre o corpo, volta a sua forma original. Isso acontece quando o corpo é submetido a uma força que não supere a sua tensão de elasticidade (Lei de hooke). Já a deformação plástica é aquela em que removidos os esforços, não há recuperação da forma original. Isso acontece quando o corpo é submetido à tensão de plasticidade, que é maior daquela que produz a deformação elástica.

REFERÊNCIAS

BEER, Ferdinand P.; JOHNSTON, E. Russel,Jr. AMGH Editora Ltda, SP. Mecânica dos Materiais, v.5, p.77-768, 2011.

DETERMINAÇÃO