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UNIVERSIDADE FEDERAL DE PERNAMBUCOCENTRO DE TECNOLOGIA GEOCIÊNCIAS
RELATÓRIOENSAIO DE TRAÇÃO
Mecânica dos Sólidos 1Professor: CarlsonAluna: Larissa Clara Stefenoni
RECIFE, 02 de dezembro de 2010
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Sumário
Introdução.................................................................................................3
Caracterização do ensaio.................,...........................................................4Metodologia...............................................................................................5
Procedimento de segurança..........................................................................6
Resultado número e gráfico.........................................................................7
Análise......................................................................................................8
Conclusão..................................................................................................11
Bibliografia................................................................................................12
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Introdução
O ensaio de tração consiste em submeter o material a uma carga axial que tende a alongá-lo
até a ruptura. No ensaio de tração o corpo é deformado por alongamento, até o momento em quese rompe. Os ensaios de tração permitem conhecer como os materiais reagem aos esforços de
tração, quais os limites de tração que suportam e a carga aplicada no qual o corpo rompe.
Através de um software (neste ensaio de tração foi utilizado o BLUEHIL), é traçado um
gráfico conhecido como diagrama tensão-deformação com os dados relativos às forças aplicadas
e deformações sofridas pelo corpo de prova até a ruptura. Ao analisarmos esse gráfico obteremos
o módulo de elasticidade, o limite de escoamento, limite de resistência mecânico e a tensão de
ruptura.
Módulo de Elasticidade é uma propriedade específica de cada metal e corresponde à rigidez
deste. Quanto maior o módulo menor será a deformação elástica.
O limite de escoamento corresponde à transição entre a deformação elástica e a plástica. O
limite de escoamento superior é a tensão máxima durante o período de escoamento, essa tensão é
seguida por uma queda repentina da carga que representa o início da deformação plástica. Após
isso a curva se estabiliza e o valor desta tensão equivale ao limite de escoamento inferior. Tais
resultados não dependem apenas do material, mas também de outros fatores como a geometria e
as condições do corpo de prova.
O limite de ruptura corresponde à tensão na qual o material se rompe. Tenacidade de um
metal é a sua habilidade de absorver energia na região plástica. Já o módulo de tenacidade é a
quantidade de energia absorvida por unidade de volume até a fratura.
Limite de resistência mecânica corresponde à tensão máxima obtida durante o ensaio de
tração.
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Caracterização do ensaio
Objetivos: O ensaio de tração tem como objetivo o estudo da resistência de um determinado
material e a análise do seu comportamento quando submetido à tração. Esse estudo complementa
a análise exigida em grande parte das empresas metalúrgicas, assim como a qualificação de um
material perante a exigência de empresas e projetos.
Além disso, o ensaio de tração realizado pelos alunos também visa o aprendizado e
familiarização com as medidas e equipamentos empregados durante o ensaio. Pode-se aplicar na
prática os conceitos aprendidos previamente nas aulas teóricas de Mecânica dos Sólidos 1. E o
relatório é uma forma de expor todos os procedimentos, análises e resultados obtidos com o
ensaio
Equipamento: Máquina Instron 8801 Servo-hidráulica
Material ensaiado (descrição):
Corpo de prova retangular: largura: 6,5 mm
espessura: 3,2mm
comprimento: 32 mm
material: aço SAE 1020
Corpo de prova cilíndrico: diâmetro menor: 6 mm
diâmetro maior: 8mm
comprimento: 30 mm
material: aço SAE 1020
Local: LABCEMAT (Lab. De Caracterização de Materiais), localizado no Centro de Tecnologia
Geociências (CTG).
Data: 28 de outubro de 2010
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Metodologia
● Preparação do corpo de prova para o ensaio de tração:
1. Identificar o material do corpo de prova.
2. Há a usinagem da matéria-prima com fim de obter o corpo de prova de acordo com a
norma ASTM E 8M-90.
3. Medir o do corpo de prova utilizando um paquímetro.
● Fixa-se o corpo de prova na máquina por suas extremidades (o corpo de prova é preso por
garras), numa posição que permite ao equipamento aplicar-lhe uma força axial de tração.
● A máquina de tração é hidráulica, movida pela pressão de óleo, e está ligada a um
dinamômetro que mede a força aplicada ao corpo de prova. Insere os valores obtidos do corpo de
prova no software. E este traça um gráfico de tensão por deformação
● A força de tração é aplicada até haver ruptura do corpo de prova.
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Procedimento de segurança
● Utilização de protetor auricular para a proteção contra ruídos.
● Comportar-se adequadamente ao ambiente: manter o silêncio e evitar movimentos
bruscos.
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Resultado número e gráfico
Devido a um problema no software não especificado pelo técnico, responsável pelo
laboratório, foram gravados apenas os resultados do ensaio de tração do corpo cilíndrico circular.E estes são expostos a seguir.
Software utilizado para fornecer este gráfico e dados: BLUEHILL
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Análise
A figura 1 é uma representação esquemática do comportamento tensão-deformação em
tração para materiais frágeis e materiais dúcteis carregados até a fratura.
Realizaremos uma análise do gráfico do ensaio de tração obtido experimentalmente.
Comparando o gráfico tensão x deformação com a figura 1, observamos que o corpo de
prova do material ensaiado é dúctil.
O limite de resistência mecânica (σu) è obtido diretamente do gráfico e é o ponto de máxima
tensão ou no quadro fornecido (tensile stress at maximum load).
σu=645,75MPa
O limite de escoamento (σe) pode ser obtido pela intersecção da curva tensão x
deformação com uma reta paralela a parte que representa a deformação elástica do gráfico
deslocada de 0,2% ou no quadro fornecido (tensile stress at Yield (offset 0.2%)).
Figura 1
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σe=241,86MPa
O módulo de elasticidade (E) pode ser encontrado pela tangente da reta que representa a
deformação elástica do corpo no gráfico ou no quadro fornecido (modulus (E-modulus))
E= 19,77 GPa
Limite de ruptura (σr) é obtido diretamente a partir do ponto final do gráfico.
σr= 460MPa
O alongamento é calculado subtraindo o comprimento inicial do comprimento final e
dividindo o resultado pelo comprimento inicial.
A= 4,14/30=0.138=13.8%
Há também a resiliência cujo módulo é igual à área sob a curva tensão x deformação até o
escoamento. E a tenacidade cujo módulo é toda a área sob a curva tensão x deformação.
A tabela abaixo apresenta uma comparação entre os valores reais e os valores experimentais
das propriedades mecânicas.
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Propriedades mecânicas Valor experimental Valor teóricosMódulo de elasticidade 19,77GPa 170GPa
Limite de escoamento 241,86MPa 210GPA
Limite de resistência mecânica 645,75MPa 380GPa
Limite de ruptura 460MPa 360MPa
Alongamento 13,8% 25%
Como pode ser observado no quadro comparativo houve uma grande discrepância entre os
valores experimentais e os valores teóricos. Essa diferença pode ser explicada pelos valores das
medidas do corpo de prova não apresentarem a precisão especificada pela norma utilizada, mas a
utilização destes foi aceita por se tratar de apenas uma atividade didática. Além dos erros de
detalhes de execução do ensaio. E a composição do material, pois não sabemos se é realmente
igual a do aço 1020.
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Conclusão
Apesar da grande discrepância apresentada entre os valores experimentais das propriedades
mecânicas e os valores teóricos. O ensaio de tração foi de grande importância para termos umconhecimento prático deste assunto. Além de aprendermos a obter as propriedades mecânicas,
através dos gráficos, necessárias à engenharia de determinado material.
Por fim essa diferença nos resultados nos faz perceber a importância da utilização da norma
e fazer uma maior verificação dos detalhes práticos.
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Bibliografia
HIBBELER, R.C. Resistência dos Materiais, 3.º Ed., Editora Livros Técnicos e
Científicos, 2000;
BEER, F.P. e JOHNSTON, E.R.. Resistência dos Materiais, 4.º Ed., Makron Books;
JR, William D. Callister. Ciências e Engenharia de Materiais: Uma Introdução. Ed.
LTC, 5 ed.
http://pt.wikipedia.org/wiki/Ensaio_de_tra%C3%A7%C3%A3o
http://home.utad.pt/~pontesfct/Relatorios_ficheiros/Relatorio_Execucao_Material_Jan09.pdf
http://www.abnt.org.br/cb04/admin/Proj%20Rev%20NBR%206152.pdf