Conhecer a resistência à tração ou compressão dos materiais possibilita estabelecer critérios de segurança dentro da engenharia, tornando-a, dessa forma, segura e confiável. Talvez o gráfico tensão-deformação seja o diagrama mais importante para os engenheiros, porque proporciona os meios para se obterem dados sobre certas propriedades mecânicas dos materiais sem considerar o formato do material (sua geometria). Vale pontuar, contudo, que dois diagramas nunca serão perfeitamente iguais (mesmo que se trate do mesmo material) uma vez que são muitas as variáveis que interferem no traçado das curvas, como a composição química das substâncias, presença de impurezas e temperatura.
O gráfico tensão-deformação é construído com base em dois valores: a tensão nominal (σ) e a deformação (ϵ). Os valores correspondentes de σ e ϵ são marcados no eixo das ordenadas e das abcissas, respectivamente.
Em laboratório o ensaio é feito por meio de uma prensa que realiza esforços de tração sobre um corpo de prova, medindo as deformações do material. Tais deformações são medidas por meio de um aparelho denominado extensômetro.
Tensão nominal x deformação
Tensão nominal: é a razão da força pela área (F/A). Quando se considera a área constante, independente da tensão aplicada, tem-se o chamado diagrama convencional. Na prática, porém, à medida que a tração aumenta, a área diminui e, nesse caso, fala-se em diagrama real.
Deformação: corresponde à razão entre a variação no comprimento do corpo de prova e o comprimento real (∆L/L), sendo, por isso, um valor adimensional. Geralmente costuma ser expresso em porcentagem.
Tensão nominal x deformação
Tensão nominal: é a razão da força pela área (F/A). Quando se considera a área constante, independente da tensão aplicada, tem-se o chamado diagrama convencional. Na prática, porém, à medida que a tração aumenta, a área diminui e, nesse caso, fala-se em diagrama real.
Deformação: corresponde à razão entre a variação no comprimento do corpo de prova e o comprimento real (∆L/L), sendo, por isso, um valor adimensional. Geralmente costuma ser expresso em porcentagem.
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| DIAGRAMA TENSÃO-DEFORMAÇÃO |
Fases importante do diagrama
1) Fase elástica: nessa fase o material apresenta comportamento linear elástico. Em outras palavras, nesse trecho é válida a lei de Hooke e a tensão é proporcional à deformação (σ = E.ϵ). A inclinação da reta nos oferece o módulo de Young ou módulo de elasticidade (E). O limite superior para a relação linear é o limite de proporcionalidade (σlp). A partir desse limite, o material ainda passa a apresentar comportamento elástico, entretanto, a relação deixa de ser linear. Quando o material ultrapassa o chamado limite de escoamento (σle), a deformação agora passa a ser do tipo plástica e o material não é mais capaz de voltar à sua forma original;
2) Escoamento: nessa etapa o material sofre uma brusca deformação, enquanto a tensão se mantém constante. Para a engenharia, onde a deformação excessiva das peças não é vista com bons olhos, o material jamais deve atingir essa etapa quando aplicado nas estruturas;
3) Encruamento: quando o material para de escoar, se uma carga adicional continua a ser aplicada, a curva cresce continuamente até atingir uma tensão limite, denominada limite de resistência (σlr);
4) Estricção: a partir do limite de resistência, a área da seção transversal começa a diminuir numa região específica do corpo de prova. À medida que a área da seção transversal vai diminuindo, a carga sofre um decréscimo até o momento em que o material se rompe. A falha do material ocorre na chamada tensão de ruptura (σrup).
1) Fase elástica: nessa fase o material apresenta comportamento linear elástico. Em outras palavras, nesse trecho é válida a lei de Hooke e a tensão é proporcional à deformação (σ = E.ϵ). A inclinação da reta nos oferece o módulo de Young ou módulo de elasticidade (E). O limite superior para a relação linear é o limite de proporcionalidade (σlp). A partir desse limite, o material ainda passa a apresentar comportamento elástico, entretanto, a relação deixa de ser linear. Quando o material ultrapassa o chamado limite de escoamento (σle), a deformação agora passa a ser do tipo plástica e o material não é mais capaz de voltar à sua forma original;
2) Escoamento: nessa etapa o material sofre uma brusca deformação, enquanto a tensão se mantém constante. Para a engenharia, onde a deformação excessiva das peças não é vista com bons olhos, o material jamais deve atingir essa etapa quando aplicado nas estruturas;
3) Encruamento: quando o material para de escoar, se uma carga adicional continua a ser aplicada, a curva cresce continuamente até atingir uma tensão limite, denominada limite de resistência (σlr);
4) Estricção: a partir do limite de resistência, a área da seção transversal começa a diminuir numa região específica do corpo de prova. À medida que a área da seção transversal vai diminuindo, a carga sofre um decréscimo até o momento em que o material se rompe. A falha do material ocorre na chamada tensão de ruptura (σrup).
Obs.: A figura do diagrama tensão-deformação aqui apresentada é um caso particular. Na realidade os gráficos variam de material para material. Alguns, por exemplo, não apresentam escoamento, enquanto outros possuem limite de proporcionalidade praticamente igual ao limite de elasticidade. Chamamos de dúctil ao material que sofre grandes deformações antes de sofrer ruptura. Um exemplo de material dúctil é o aço doce (aço com baixo teor de carbono – 0,15 a 0,30%). Quando o material exibe pouco ou nenhum escoamento antes da falha, fala-se em material frágil. O concreto é um ótimo exemplo de material frágil sob tração.
O vídeo abaixo mostra o ensaio de tração do aço:
REFERÊNCIAS
HIBBELER, R. C. Resistência dos Materiais. 7ª ed. São Paulo: Pearson Prentice Hall, 2010.
Este comentário foi removido pelo autor.
ResponderExcluirÓtimo resumo. Parabéns.
ResponderExcluirSei que você escreveu isso para ter um bom currículo. Parabéns pelo currículo
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