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Ensaio De Trao
Augusta Isaac
http://www.google.com.br/url?sa=i&source=images&cd=&cad=rja&docid=N5JAlG6Wrpu2CM&tbnid=EtW8UePa2TSVaM:&ved=0CAgQjRwwAA&url=http%3A%2F%2Fwww.minhapos.com.br%2Finstituicoes%2Fpuc-minas-pontificia-universidade-catolica-minas-gerais.html&ei=ZxFHUcbTOsbD0AHy1IDQAQ&psig=AFQjCNEJrHhIV7vQ5vje0IrzcQyo7nK7dg&ust=1363698408015392
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Introduo
Propriedades mecnicas que so importantes para um
engenheiro de projetos se diferem das de interesse de
um engenheiro de produo.
Em um projeto mecnico, o mdulo de elasticidade e a
tenso de escoamento so as propriedades de
interesse, j que informam at quando o material
resistir deformao permanente sob uma carga
aplicada.
Na produo, o objetivo a aplicao de tenses
superiores tenso de escoamento em um material de
forma a deform-lo permanentemente.
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Introduo
O comportamento mecnico de um material
determinado atravs de uma relao tenso-
deformao sob um estado de tenso aplicado (trao,
compresso ou cisalhamento).
Faremos aqui uma introduo sobre o ensaio de trao
uniaxial com o objetivo de determinar as propriedades
mecnicas bsicas de um material.
O ensaio deve ser conduzido de acordo com normas
ABNT.
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Ensaio de Trao Princpios bsicos
Uma fora axial aplicada um corpo de prova com comprimento inicial lo, resultando em seu alongamento e na reduo de sua seo transversal de A0 para A, at o momento da fratura.
A carga e a mudana da distncia entre dois pontos fixos (comprimento til) so monitoradas e usadas para determinar a relao tenso-deformao.
Procedimento similar pode ser usado para amostras planas (chapas)
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Princpios Bsicos
Passo 1: Forma e tamanho
originais de uma amostra,
sem aplicao de carga.
Passo 2: Amostra sofre
deformao homognea.
Passo 3: Ponto de carga
mxima e tenso mxima.
Passo 4: Incio do
empescoamento
(instabilidade plstica).
Passo 5: Amostra rompe.
Passo 6: Comprimento final.
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F
L
Lu
Lf 6
Princpios Bsicos
Primeiramente obtem-se a curva da carga vs.
alongamento da amostra, a qual registrada em
tempo real por uma clula de carga e um
extensmetro. Essas informaes so ento usadas
para determinar 2 tipos de curvas:
Tenso-deformao de engenharia
Tenso-deformao verdadeira
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Terminologia
Tenso e Deformao de Engenharia:
Essas quantidades so definidas com relao rea e
ao comprimento inicial da amostra.
Tenso de engenharia (e) em um ponto: razo entre a
carga ou fora instantnea (F) e a rea inicial (Ao).
Deformao de engenharia (e): razo entre a mudana
do comprimento (L-Lo) e o comprimento inicial (Lo).
e
o
F
A 0
0
L Le
L
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Terminologia
Curva Tenso Deformao de Engenharia:
A curva tenso-deformao
de engenharia (e- e) obtida
atravs da curva fora -
alongamento.
O ponto de escoamento,
chamado de tenso de
escoamento (Y) marca o
incio da deformao plstica.
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Terminologia
Algumas vezes, pode ser difcil identificar o valor da
tenso de escomamento a partir de um ensaio. Por isso,
traamos um linha // parte elstica a partir de 0,2% de
deformao.
O ponto mximo da curva - de engenharia, (Fmax/Ao),
o limite de resistncia trao e significa:
o fim da deformao uniforme;
o incio da estrico (i.e. instabilidade plstica).
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Comportamento tpico
de um metal, com
deformaes elstica e
plstica. O limite de
proporcionalidade P e a
tenso de escoamente y
(ou Y), determinada a partir
de 0,2% deformao (quando
a deformao plstica
notvel). P situa-se em uma
regio onde a transio do
regime elstico para o
plstico gradual.
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Terminologia
Dutilidade:
Quantidade de deformao que um material suporta
antes da fratura. Um material que experimenta uma
deformao plstica muito pequena ou nenhuma at o
momento de fratura chamado de frgil.
Em geral, a dutilidade de um corpo de prova definida
como funo do alongamento (EL) ou da reduo de
rea (AR), antes da fratura:
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Terminologia
Nota: Para um dado valor de
carga e alongamento, a tenso
verdadeira maior que a de
engenharia, enquanto que a
deformao verdadeira
menor que de engenharia.
Tenso e deformao verdadeira:
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Terminologia
Tenso e Deformao Verdadeiras:
Tenso verdadeira () usa a rea instantnea do corpo de prova, em um dado ponto.
Deformao verdadeira definida como o alongamento instantneo por unidade de comprimento de um corpo de prova.
A relao entre valores de engenharia e verdadeiros so dados por:
F
A
o
L
oL
dL Lln
L L
e(1 e) ln(1 e)
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Terminologia
Encruamento:
Na regio plstica, a tenso verdadeira aumenta
continuamente. Isso implica que o metal est se
tornando cada vez mais forte com o aumento da
deformao. Ento, o nome strain hardening ou
encruamento.
A relao entre tenso veradeira e deformao
verdadeira, i.e. curva de fluxo pode ser expressa por
uma power law:
onde n o coeficiente de encruamento.
nK
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Terminologia
A regio plstica de uma
curva tenso-deformao
verdadeira plotada em escala
log-log fornece o valor de n
atravs da inclinao da reta
e o valor de K por meio do
valor da tenso verdadeira
para deformao equivalente
1.
log ()=log(K)+n*log()
Encruamento:
Para materiais que seguem a power law, a deformao verdadeira
quando a tenso mxima corresponde n.
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Terminologia
Nota: em um grfico log-log, usa-se os valores aps a
tenso de escoamento e antes da instabilidade plstica.
Um material que exibe coeficiente de encruamento
(n=0) conhecido como perfeitamente plstico. Tal
material exibe escoamento constante, independente da
deformao.
K pode ser determinado a parte da insterseo-y ou por
meio da substituio de n e dos dados referentes ao
regime plstico na power law.
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F
bonds
stretch
return to
initial
1. Initial 2. Small load 3. Unload
Elastic means reversible.
Deformao Elstica
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1. Initial 2. Small load 3. Unload
Plastic means permanent.
F
linear elastic
linear elastic
plastic
Deformao Plstica (Metais)
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(c)2003 Brooks/Cole, a division of Thomson Learning, Inc. Thomson Learning is a trademark used herein under license.
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Exemplo de Ensaio de Trao
Fora vs. Alongamento (dados obtidos a partir de um ensaio de trao): Al 6061 Load Vs. Elongation
0
2000
4000
6000
8000
10000
12000
0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 0.35 0.4
Elongation (in.)
Lo
ad
(lb
)
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Tenso vs. Deformao de Engenharia Al 6061 Engineering Stress vs. Engineering Strain
0
10000
20000
30000
40000
50000
60000
0 0.02 0.04 0.06 0.08 0.1 0.12 0.14 0.16 0.18 0.2
Engineering Strain (in/in)
En
gin
eeri
ng
Str
ess (
psi)
e
o
F
A
0
0
L Le
L
Exemplo de Ensaio de Trao
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Tenso vs. Deformao de Engenharia (calculado a partir da engenharia):
Al 6061
True Stress vs. True Strain
0
10000
20000
30000
40000
50000
60000
0 0.02 0.04 0.06 0.08 0.1 0.12 0.14 0.16 0.18
True Strain (in/in)
Tru
e S
tress (
psi)
0
lnL
L
A
F
Exemplo de Ensaio de Trao
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Exemplo de Ensaio de Trao
Efeito do Encruamento:
A influncia do encruamento na carga vs. alongamento durante um ensaio de trao pode ser demonstrada por meio de uma anlise usando o mtodo dos elementos finitos (MEF).
Considere dois materiais:
Ao inoxidvel: K = 188 ksi; n = 0.33
Liga de alumnio: K = 80 ksi ; n = 0.10
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Tensile Test Example
Efeito do Encruamento:
0
20
40
60
80
100
120
140
160
180
0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6
True Strain (in/in)
Tru
e S
tre
ss
(k
si)
Material 1 Material 2Stainless Steel Aluminum K=188
n=0.33
K=80
n=0.10
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FRACTURA DCTIL/FRGIL
Ductile fracture
Fragile fracture
Fratura
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(c)2003 Brooks/Cole, a division of Thomson Learning, Inc. Thomson Learning is a trademark used herein under license.
Deformao localizada de um material dtil durante
um ensaio de trao.
Fratura
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FRACTURA DCTIL Fratura Dtil
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Explique fratura dtil e frgil de ponto de vista microcpico.
Quais as tcnicas so utilizadas para avaliar os mecanismos de
fratura dos materiais. Mostre exemplos.
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