RELATÓRIO CISALHAMENTO

ENGENHARIA MECÂNICA

DÉBORAH CRISTINA LIMA

ERIK WILLIAM DE LIMA

TÍTULO: ENSAIO DE CISALHAMENTO

Varginha-MG

2014

CENTRO UNIVERSITÁRIO DO SUL DE MINAS UNIS-MG

UNIDADE DE GESTÃO DE ENGENHARIA, ARQUITETURA E

TECNOLOGIA - GEAT

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DÉBORAH CRISTINA LIMA

ERIK WILLIAM DE LIMA

TÍTULO: ENSAIO DE CISALHAMENTO

Trabalho Acadêmico apresentado para

cumprir um dos requisitos na disciplina

TECNOLOGIA DE MATERIAIS-I do

curso de Engenharia Mecânica.

Varginha-MG

2014

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FOLHA DE AVALIAÇÃO

DÉBORAH CRISTINA LIMA

ERIK WILLIAM DE LIMA

TÍTULO: ENSAIO DE CISALHAMENTO

Trabalho Acadêmico apresentado ao Prof. Fabiano Farias de Oliveira do Curso de

Engenharia Mecânica do Centro Universitário do Sul de Minas, UNIS-MG, como um

dos requisitos para avaliação de trabalho acadêmicos na disciplina TECNOLOGIA

DOS MATERIAS-I.

Avaliado com nota: ___________

Data / /

_________________________________________________________

Profº. Fabiano Farias de Oliveira

OBS.:

3

Dedico este trabalho a todos aqueles

contribuíram para sua realização.

4

Agradeço aos meus colegas,

professores e a minha família por

terem ajudado na construção deste

trabalho.

5

“O único lugar onde o sucesso vem

antes do trabalho é no dicionário.”

Albert Einstein

6

RESUMO

Este trabalho apresenta um estudo sobre os diversos tipos de ensaios de

cisalhamento, dispositivos mais utilizados e suas normas regentes. Será

apresentado também os ensaios realizados nas aulas práticas da disciplina em

laboratório.

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ABSTRACT

This work presents a study about the diverse types of shear test, more

utilized devices and its regent standards. It will be presented also the realized tests in

the practical classes of the discipline in lab.

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SUMÁRIO

INTRODUÇÃO………………………………………………………… 9

1 - ENSAIO DE CISALHAMENTO.................................................10

1.1 - Princípio Físico......................................................................10

1.1.2 – Tensão de Cisalhamento...................................................10

1.2 – Campo de aplicação.............................................................11

1.3 - Vantagens x Desvantagens...................................................11

2 - MATERIAIS E EQUIPAMENTOS.............................................11

3 - METODOLOGIA.......................................................................14

5 - CONCLUSÕES.........................................................................16

6 - REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICA............................................17

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INTRODUÇÃO

Antigamente não haviam formas de controle de qualidade dos materiais, sendo assim

os produtos eram feitos de forma artesanal e a qualidade era definida pelo comportamento do

produto acabado, porém com a evolução das tecnologias, hoje temos diversos meios de

controlar a qualidade dos produtos quando ainda são matéria-prima, entre estes métodos está

o ensaio de cisalhamento, que irá determinar a tensão máxima de cisalhamento que certo

material pode suportar, definindo assim a aplicação adequada de cada material ou produto.

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1 ENSAIO DE CISALHAMENTO

Nos metais, podemos praticar o cisalhamento com tesouras, prensas de corte,

dispositivos especiais ou simplesmente aplicando esforços que resultem em forças cortantes.

Ao ocorrer o corte, as partes se movimentam paralelamente, por escorregamento, uma sobre a

outra, separando-se. A esse fenômeno damos o nome de cisalhamento.

Todo material apresenta certa resistência ao cisalhamento. Saber até onde vai esta

resistência é muito importante, principalmente na estamparia, que envolve corte de chapas, ou

nas uniões de chapas por solda, por rebites ou por parafusos, onde a força cortante é o

principal esforço que as uniões vão ter de suportar.

1.1 Princípio Físico

No ensaio de cisalhamento, a força é aplicada ao corpo na direção perpendicular ao

seu eixo longitudinal, conforme mostrado na figura abaixo:

Esta força cortante, aplicada no plano da seção transversal (plano de tensão), provoca

o cisalhamento.

Como resposta ao esforço cortante, o material desenvolve em cada um dos pontos de

sua seção transversal uma reação chamada resistência ao cisalhamento.

A resistência de um material ao cisalhamento, dentro de uma determinada situação de

uso, pode ser determinada por meio do ensaio de cisalhamento.

1.1.2 Tensão de cisalhamento

A tensão de cisalhamento será aqui identificada por TC. Para calcular a tensão de

cisalhamento, usamos a fórmula a seguir, onde F representa a força cortante e S representa a

área do corpo:

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1.2 Campo de aplicação

Estes ensaios de cisalhamentos podem ser aplicados em diversas industrias ou diversos

tipos de produtos que exijam uma qualidade superior por sua aplicação ter como princípio

suportar os esforços cisalhantes, como por exemplo: Fabricação de parafusos, rebites, juntas

soldadas, etc.

Todos esses produtos devem ter passado pelo ensaio, pois se não ensaiados podem

comprometer toda uma estrutura metálica por exemplo, pois não haviam dados certos sobre a

carga limite que poderiam suportar.

1.3 Vantagens e Desvantagens

Vantagens:

Obter resultados precisos (Tensão de cisalhamento) sobre os materiais cisalhados,

facilitando assim o dimensionamento de cada um produto para sua devida aplicação.

Desvantagens:

Os ensaios de cisalhamento são sempre destrutivos.

2 MATERIAIS E EQUIPAMENTOS

A forma do produto final afeta sua resistência ao cisalhamento. São por essa razão que

o ensaio de cisalhamento é mais frequentemente feito em produtos acabados, tais como pinos,

rebites, parafusos, cordões de solda, barras e chapas.

É também por isso que não existem normas para especificação dos corpos de prova.

Quando é o caso, cada empresa desenvolve seus próprios modelos, em função das

necessidades.

Normalmente o ensaio é realizado na máquina universal de ensaios, à qual se adaptam

alguns dispositivos, dependendo do tipo de produto a ser ensaiado.

Para ensaios de pinos, rebites, parafusos e juntas soldadas utilizam-se um dispositivo

como o que está representado simplificadamente na figura a seguir:

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Dispositivo para ensaio de cisalhamento simples

Dispositivo para ensaio de cisalhamento duplo

Dispositivo para ensaio de cisalhamento de barras

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Dispositivo para ensaio de cisalhamento de chapas

Dispositivo para ensaio de cisalhamento de juntas soldadas

Máquina universal de ensaios

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3 METODOLOGIA E RESULTADOS

O dispositivo é fixado na máquina de ensaio e os rebites, parafusos ou pinos são

inseridos entre as duas partes móveis. Ao se aplicar uma tensão de tração ou compressão no

dispositivo, transmite-se uma força cortante à seção transversal do produto ensaiado. No

decorrer do ensaio, esta força será elevada até que ocorra a ruptura do corpo.

Durante as aulas de laboratório fizemos ensaios em 3 tipos de dispositivos, dois deles

com cisalhamento direto simples alterando somente a quantidade de parafuso e um outro

utilizando o dispositivo de cisalhamento direto duplo, segue dados dos ensaios realizados:

Corpo de prova 1:

Dois parafusos com Ø1/8” = 3,175mm

Cisalhamento direto simples

V= 9 m/s

F = 403 kgf = 3952,08 N = 1976,04 por parafuso.

τ c= FA

τ = ∴ 1976,04(π ∙1 ,5875² )

= 249,71 Mpa

Corpo de prova 2:

Três parafusos com Ø1/8” = 3,175mm

Cisalhamento direto simples

V= 9 m/s

F = 430 kgf = 4216,9 N = 1405,6 por parafuso.

τc= FA

τ = ∴ 1405,6(π ∙1 ,5875² )

= 167,63 Mpa

Corpo de prova 3:

Dois parafusos com Ø1/8” = 3,175mm

Cisalhamento direto duplo

V= 9 m/s

F = 744 kgf = 7296,14 N = 3648,07 N por parafuso.

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τc= FA

τ = ∴ 3648,072∙ (π ∙1 ,5875² )

= 230,50 Mpa

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4 CONCLUSÃO

Concluímos então, que mesmo os ensaios de cisalhamento sendo destrutivos eles são

essenciais para obter qualidade e confiança no produto final, otimizando o uso adequado de

cada tipo de produto para tipos de situações específicas.

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REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS

CHIAVERINI, Vicenti. Tecnologia mecânica. Vol. 1

https://www.youtube.com/user/TelecursoNovo