Ensaio de TorçãoDEFINIÇÃO:

Aplicação de uma carga rotativa em um c.p. geralmente cilíndrico (maciço ou tubular )

Amplamente utilizado na indústria (motores, eixos, turbinas, rotores, brocas, hastes, arames)

Pode ser feito em peças acabadas ou c.p.

Fornece dados quantitativos (comportamento sob solicitação de tensões de cisalh amento)

Sofre influência : T, Ve, anisotropia, microestrutura, tratamento térmico,

ambiente, geometria.

Resultados: Módulo de elasticidade transversal (G)

Limite de escoamento a torção (s e)

Limite de ruptura a torção (s u)

Braço (B)Força (P)

Mt = P.B

Corpo de Prova(Eixo Cilíndrico)

Mesa de Engaste

Mancal deTorção

θ Ângulo de TorçãoRegião deEngaste no Mancal

Mt [N.m ]

θ [ rad ]

Mtmáx

MÁQUINA DE ENSAIO:

Dotada de uma cabeça giratória

responsável pela aplicação do momento

torsor, sendo uma das extremidades do c.p. fixo.

Durante o ensaio registrar-se M t ( momentor torsor )

em função de θθθθ (ângulo de torção ).

dR

τ

dS

( C )( B )

τmáxθ

φD = 2R

lτ

r

dS

Mt

( A )

ττ

τ

Início do Processode Ruptura

O

αααα= arctg(G)

γγγγ

ττττ

Deformação ângular de cisalhamento

Cisalhamento ( )

Deformação reversívelcomportamento elástico

Região de

não uniforme encruamento

U

Ruptura TotalF

uττττ

pττττRegião de

encruamentoComportamento plástico

Na seção transversal da barra atua TENSÃO DE CISALHAMENTO OU TANGENCIAL ( ττττ):

• Comprimento l e diâmetro 2R;

• Admite-se uma tensão média em

todos os pontos

• Distribuição linear: máxima superfície

mínima centro

• ττττ cis distribuídas na seção são

estaticamentes equivalentes M t total

S

Q =τ

Força Cortante: Q = ττττ . dS [N]

Momento Torsor: M t = P.B [N.m] M t = (ττττ . dS).R

Momento Torsor Total:

Mom. Polar de Inércia:

tem-se:

e ττττmax em r = R

∫∫τ=τ=

=

=

r

0

22/Dr

0rt dS r

r dS r.M

∫=r

0

2 dS r I

r

I. M t

τ=

I

R.M t

máx =τ

32

.D

4

r.2 .r.dr2. rI

4R

0

42 π=∫ π=π=Corpo de prova Maciço: )DD(

32I 4

241 −π=Corpo de prova Tubular:

Tensão de Cisalhamento Máxima:

b = lado maior c = lado menor αααα = b/c

b/c 1,00 1,50 1,75 2,00 2,50 3,00 4,00 6,00 8,00 10,00 ∞∞∞∞

αααα 0,208 0,231 0,239 0,246 0,258 0,267 0,282 0,299 0,307 0,313 0,333

Para redução de peso das estruturas e componentes, utiliza-se componentes tubulares ou ocos

Em geometria retangular, as seções não permanecem p lanas, sendo máxima no meio das faces

A DEFORMAÇÃO DE CISALHAMENTO ( γ γ γ γ ) é a tangente do ângulo de deformação ( θ θ θ θ ):

O Ângulo de Deformação ( θθθθ ) pode ser calculado por: Cilindros:

Retangulares:

I.G

l.M t=θ

3t

c.b..G

l.M

β=θ

Maciço: 3

máxt

4

máxt

max.D

M. 16

32

D.

2

D . M

π=

π

=τ Tubular:) DD (

.D M 16

42

41

1máxtmáx

−π=τ

Retangular: 2

máxtmáx

c.b.

M

α=τ

l

R )tan(

θ=φ=γ

[radianos]

RESULTADOS DO ENSAIO: Mt [N.m ]

θ [ rad ]

Mtmáx

τ [Pa ]

γ

α

tg α = G

τmáx

Resultados de Mt x θθθθ são transformados em gráficos de ττττ x γγγγ

PROPRIEDADES OBTIDAS:

Dentro do Campo Elástico: ττττ é proporcional a θθθθ (similar a Lei de Hooke)

(G) Módulo de Elasticidade Transversal ou Módulo de Rigidez:

(ττττP) Limite de Proporcionalidade:

Ponto final da linearidade no gráfico, sendo melhor determinado em c.p. tubula res

(fibras externas não sofrem influência das fibras i nternas – gradiente de tensões

é eliminado se e ����0 )

(ττττe) Limite de Escoamento:

Ponto limite entre o comportamento elástico e o comportam ento plástico

(para gráficos onde esse ponto não é nítido,

utiliza-se a notação de n = 0,001 rad

Obs: considerar sempre a relação L/D > 10 (maciço)

D1/D1-D2 entre 8 e 10 (tubos) para evitar cambagem

ττττMax ττττMax

(A) Zona Elástica (Linear) (B) Zona Plástica (Não-Li near)

(C) Cambagem - Fenômeno observado na torção de tubo s

G.γ=τγτ=G

θ=

.I

.l M G t

Tipos de tensões: tração, compressão, cisalhamento e torção

Determinação do limite de proporcionalidade e de es coamento

Dentro do Campo Elástico: ττττ não é proporcional a θθθθ

(ττττu) Módulo de Ruptura: extrapolação das relações válidas para região elást ica superestima os valores das tensões

Considerando a deformação real e permanente nessa r egião: 3max t

u D

M .12

π=τ

Mt [ N.m ]

Mt

Utt

0,001 rad

Mt [ N.m ]

θ [rad]

Mte

URt

(URt) Módulo de Resiliência:

Comportamento do material dentro do campo elástico

(área do gráfico no campo elástico )

URt = ττττe2 / 4. G

3max t

uD

M 16

π=τMaciço:

) DD .(

M..D 1642

41

max t 1u

−π=τTubular:

(UTt) Módulo de Tenacidade:

Comportamento do material dentro do campo elástico e plástico

(área total no gráfico )

UTt = Mt . θθθθ / S . L

θ [rad]

RELAÇÃO ENTRE ENSAIO TORÇÃO x ENSAIO DE TRAÇÃO:

ττττe = 0,6 . σσσσe ττττu = 0,8 . σσσσu [materiais dúcteis]

ττττu = 1,0 a 1,3 . σσσσu [materiais frágeis].

Materiais dúcteis:

rompem-se ao longo de um

plano de máxima tensão de cisalhamento

(geralmente um plano normal ) ou plano

transversal.

Materiais frágeis:

rompem em função das

tensões de tração decorrentes, em um plano

perpendicular à direção de máxima

tensão de tração, sendo dado pela bissetriz

do ângulo entre 2 planos de máxima tensão

fazendo um ângulo de 45 o com as direções

longitudinal e transversal

Fadiga em torção:

aspectos das superfícies de fratura emfunção dos níveis de tensões aplicados

Material Dúctil:

observação de dimples em MEV no sentido de rotação d o material

PROCEDIMENTO DE ENSAIO:

» Norma técnica ASTM E 588 - 83

» Fixação do c.p.

» Comprimento útil do c.p.

» Deformação do c.p. somente em l

» Método de leitura de θθθθ

» Ensaios na própria peça

» Cuidados no endireitamento do c.p.

» Superfície isenta de defeitos

» Velocidade de ensaio

» Dados de relatório:

identificação c.p.

método de endireitamento

diâmetro do c.p.

Direção de laminação

total de giros (N)

velocidade

localização da fratura

aspecto da fratura

Taxas de torção recomendadas para alguns arames[ Segundo ASTM E 588 – 83]

.

Diâmetro do arame [mm] Máxima taxa de torção [rps ]

até 1,17 2

de 1,17 até 2,26 1

acima de 2,26 0,5

Relação diâmetro x comprimento do c.p.[ Segundo ASTM E 588 – 83]

.

Diâmetro do arame [mm] Comprimento [mm]

0,71 50

0,91 a 1,14 90

1,14 a 1,40 100

1,40 a 1,68 125

0,71 a 0,91 75

1,68 a 2,26 150

2,26 a 2,67 180

2,67 a 3,18 190

3,18 a 4,00 200

4,00 220

Simulação física dos processos de conformação a quen te:

Ensaios isotérmicos e contínuos até a fratura:

escoamento plástico dos materiais em diferentes temperaturas e taxasde deformação

Ensaios isotérmicos e interrompidos com 2 deformações:

fenômenos que ocorrem nos intervalosentre passes

Ensaios com + deformações em resfriamento contínuo:

condições similares às do processamentoindustrial

Análise de mudanças de efeito de caminho de deformaç ão:

Ensaio de FlexãoDEFINIÇÃO:

Aplicação de uma carga crescente em determinados pontos de uma barra padronizada

Muito empregado em materiais frágeis (FoFo, cerâmicos, aços ferramenta, aço rápido)

Dados quantitativos em materiais frágeis e qualitativos para materiais dúcteis

3 tipos de ensaio: engastado, a 3 pontos e a 4 pontos

Pode ser feito em peças acabadas

Resultados: Módulo de elasticidade transversal ( G )

Limite de escoamento a flexão ( σσσσe )

Módulo de Resiliência a flexão ( U Rf )

Limite de ruptura a torção ( σσσσu )

Módulo de Tenacidade a flexão ( U Tf )

Sofre influência : T, V, defeitos superficiais, microestrutura, geom etria e ambiente

MÁQUINA DE ENSAIO:

aplica uma carga conhecida no centro de um c.p. apoiado (engastado) em um ou dois pontos. A carga também pode ser

aplicada em 1 ou 2 pontos . Resultado do ensaio na forma de gráficos Carga (P) x Deslocamento ( νννν).

o60

o60

o60

P

Corpo de Prova

νApoio

l

Apoio

o60

o60

o60Corpo de

ν

o60

P

2.l3

a a

l

ApoioApoio

Prova

Mesa de Carga

l

P

C a rg a - P [N ]

F le c h a (D e fle x ã o ) - [m m ]ν

PM ax

ν M ax

αα =ta g E

h

b

S eçã o Tran svers a ld o C o rp o-d e-P rova

CORPO DE PROVA:

geralmente barra cilíndrica, mas pode ser aplicado para qq. geometria (esforços normais e tangenciais);

comprimento l e diâmetro 2R;

l

l/2

A B

P

P /2P /2

P

C o rp o -d e -p ro v a

P - C a rg a a p lica d a [N , k g f, t f]

D e f le xã o (F le c h a ) - [m m ]

C a r g a P [N ]

R e s p o s ta d o E n s a iod e F le x ã o

(A ) (B )

νννν

- F le ch a [m m ]ννννL - D is tâ n c ia e n tre o s a p o io s [m ]

Dados de M f e φφφφ são plotados em gráficos tensão x deformação como na tração

Propriedades como E, σσσσfe , σσσσfp e σσσσfu similares a tração

Engastado: c.p. engastado em uma de suas extremidades e submet ido a

um momento fletor (M f), medindo-se o Mf e a deflexão ( φφφφ)

Recomenda-se: c.p. retangulares

t min = 0,38 mm

L / t > 15

Largura / t > 10

mínimo de 6 c.p.

Qdo não planos, ensaios 2 posições

Recomenda-se:

t entre 0,25 e 1,3 mm

distância entre apoios: 150 x t (0,25 e 0,51 mm) 100 x t (0,51 e 1,3 mm)

Largura 3,81 mm

Comprimento: 250 x t (0,25 e 0,51 mm) 165 x t ( maior 0,51 mm)

Mínimo de 6 c.p.

Apoios padronizados (inclinação e raio)

3 pontos : carga no centro

4 pontos : distância entre cargas igual e 2/3 comprim ento útil do c.p.

Mede-se a deflexão no centro do c.p.

3 ou 4 pontos: c.p. biapoiado submetido

a uma carga aplicada em

1 ou 2 pontos equidistantes

l/2

A B

P

P/2P/2

Corpo de prov a

+

MomentoFletor (N.m)

Mf = (P/2) * (l/2)max

C.G.

SecçãoTransversal

z

y

Compressão

Tração

MfMf+dMf

Q

Q+dQ

Q - Força Cortante (N)

Mf - Momento Fletor (N.m)

dXdX

(A) (B)

Linha Neutra

Linha

Neutra Fibras Superiores

Fibras Inferiores

x

Considerações: material homogêneo e isotrópico

validade da Lei de Hooke

seções planas permanecem planas

linha neutra no centro de gravidade da seção transversal

distribuição normal da tensão normal na seção transversal

compressão máxima na superfície interna, tração máxima na superfície externa

Na seção transversal da barra atuam: TENSÕES NORMAIS ( σ σ σ σ )

x

Compressão

MfM + dM

Q

Q+dQ

dX

Linha Neutra

Fibras Superiores

αααα

dX∆∆∆∆Tração

Deformação

yLN

σ

y

f f

σnormais distribuídas na seção transversal são estaticamente equivalentes ao M f

Analisa-se um elemento de volume no ponto de aplicaç ão da carga P

TENSÃO NORMAL ( σ σ σ σ ) : Fibras superiores : comprimidas

Fibras inferiores : tracionadas

Linha Neutra : σσσσ = 0

Tensão em qq. fibra é proporcional a distância a LN

dN

dM

dS

y

xz

yf

∆dx y tgLN

= . ( )αDeformação diferencial nas fibras:

ε ε σ= = =∆ ∆ll

dxdx E

ou Como: LNy.

dx

)(tg.E

dx

dx.E

α=∆=σAssim:

Sabe-se que o M f total é a soma das σσσσ em cd ponto na seção,

Sendo: e ouσ = dNdS

dM y dNf = . dM y dSf = . .σ

Substituindo com y LN = y tem-se:LNy.dx

)(tg.E α=σ 2f y.dS.

dx

)(tg.EdM

α=

Integrando, tem-se: sendo: e∫α=

r

0

2f dS.y.

dx

)(tg.EM ∫=

r

0

2 dS.yIdx

)(tg.E

I

M f α=

σ = MI

yf

Z. Valores positivos y (+) tração

Valores negativos y (-) compressãoE substituindo na equação de σσσσ:

TENSÃO DE CISALHAMENTO ( τ τ τ τ ) devido a força cortante ( Q ) da carga aplicada

Na seção transversal existe uma ττττ devido a força cortante (Q), e assim tem-se:

M fM f + d M f

Q

Q + d Q

d X

xL NzC . G .h

y

τ τ τ τ

τ τ τ τ

d X

τ τ τ τ V

τ τ τ τ HN

N + d N

b

wd x

y2

y1

y - y12

W : largura do c.p. [m]Me: momento estático [N.m]I : momento de inércia polar [m 4]

Pelo Teorema de Cauchi, σ σ σ σ vertical é igual numericamente a σ σ σ σ horizontal

Admite-se σ σ σ σ horinzontal constante ao longo da largura (w), e o somatório da s forças para x = 0

e como dx

dNw.H =τ ∫ ∫ σ==

2y

1y

dS.dNN e substituindo y.I

M

Z

f=σ tem-se

∫ ∫=2y

1yz

f dS.yI

MdN sendo ∫

2y

1y

dS.y chamado de Momento Estático (M e): valor tabelado

Assim, derivando e substitui ndo ∫ dN

=τ=τz

efH I

M.

dx

dM.

w

1

E lembrando que chega-se a: dx

dMQ f=

Z

e

I

M.

w

Q

=τ

Para a flexão, ττττmáx ocorre no C.G. da seção transversal do c.p. e ττττmín = 0 nas superfícies

Resumindo:

Tensão Normal Máxima na Superfície da Barra

Tensão de Cisalhamento Máxima na LN

RESULTADOS DO ENSAIO:

Resultados de M f x φφφφ são transformados em gráficos de σσσσ x νννν

R.I

Me

2

h.

I

M

Z

fmax

Z

fmax =σ

=σ

−

=τ

=τ2

maxZ

emax 2/h

y1.

h.w

Q.

2

3e

I

M.

w

Q

Flecha ( νννν) ou Deformação elástica 4

3

d.E..3

l.P.4

π=νCircular: 3

3

h.w.E.4

l.P=νRetangular:

(ττττe) Limite de Escoamento:

Ponto limite entre o comportamento elástico e o comportam ento plástico

(para gráficos onde esse ponto não é nítido, utiliz a-se a notação de n = 0,01; 0,02 e 0,1 % deformação

PROPRIEDADES OBTIDAS:

Dentro do Campo Elástico: σσσσ é proporcional a νννν (similar a Lei de Hooke)

(E) Módulo de Elasticidade :

onde a é a distância entre o apoio e o ponto de apl icação da carga. Materiais dúcteis não servem para esse tipo de ensaio

(ττττP) Limite de Proporcionalidade:

Ponto final da linearidade no gráfico

(URt) Módulo de Resiliência:

Comportamento do material dentro do campo elástico

(área no gráfico no campo elástico )

onde y é a distância inicial do eixo da barra à fib ra onde se deu a ruptura.

S.y.E.6

I.U

2

2p

Rf

σ=

( )ν

−=.h.w.4

a.4l.3.a.PE

3

224 pontos:

ν=

.h.w.4

l.PE

3

3

3 pontos:νπ

=.I..3

l.P.4E

3

2p h.w

l.P.5,1=σ3 pontos: 2p h.w

a.P.3=σ4 pontos:

Dentro do Campo Plástico: σσσσ não é proporcional a νννν

(ττττu) Módulo de Ruptura:

Circular:

Retangular:

3 pontos 4 pontos Retangular:

(UTt) Módulo de Tenacidade:

Comportamento do material dentro do campo elástico e plástico ( área total no gráfico )

PROCEDIMENTO DE ENSAIO:

» Norma técnica ASTM E 855 – 90 : Materiais metálicos p ara aplicação em molas

ASTM E 190 - 92 : Ductilidades de juntas soldadas

ASTM E 290 – 92 : Materiais metálicos dúcteis

ASTM A 438 – 91 : FoFo cinzento

» Fixação do c.p. (evitar danos superficiais na re gião de agarramento)

»Os apoios podem ser roliços e giratórios (evitar ou diminuir o atrito)

» Para o caso de madeiras, é comum o ensaio a 4 ponto s (fratura na zona tracionada)

»Velocidade de aplicação da carga durante o ensaio

» Medições nos c.p.

»Dados de relatório: identificação c.p. geomet ria, dimensões e direção de laminação

velocidade localização da fratuta

temperatura de ensaio tipo de ensaio

2max

fuh.w.2

l.P.3=σ

3max

fuD.

l.P.8

π=σ

2max

fuh.w

a.P.3=σ

l.S.3

y.P.2U max

Tf =

ASTM E 855 – 90: 3 tipos de ensaios: Engastado, 3 pontos e 4 pontos

ASTM E 290 – 92: Materiais dúcteis

Flexão do c.p. pela aplicação de uma P em torno de um apoio fixo

Qdo não ocorre a fratura, analisa-se o n o e tamanho das trincas

4 tipos: engastado, com um apoio no meio e P aplica da no fim da barra engastado, com um anteparo até o

meio do c.p. e P no fim da barra engastado, com apo io no meio do c.p. e P perto do apoio apoiado em

2 pontos e P no centro do c.p.

Orientação: longitudinal e transversal

PP

P

ASTM E 190 - 92: Ductilidade de Soldas

Em ferrosos e não-ferrosos

Flexão do c.p. na forma de U

Análise da superfície em relação a defeitos e trinc as

Geralmente c.p. retangulares

Analisa-se a seção transversal e longitudinal da zo na soldada

ASTM A 438 – 91: Ferro fundido cinzento

c.p. cilíndricos e com 3 tamanhos definidos

vazamento em moldes com T amb e desmoldagem em T < 500 oC

ensaia-se c.p. como fundido

ensaio em 3 pontos

determina-se E e σσσσfu

dimensões dos c.p. e distâncias entre apoios

Comprimento (mm) Diâmetro (mm) Distância entre apoios (mm)

381 22,4 305

533 30,5 457

686 50,8 610

P

152 mm

3,238

MATERIAIS CERÂMICOS:

Sempre fratura frágil em T amb e ao longo de determinados planos de clivagem

Geralmente a trinca se propaga entre os grãos crist alinos ( intergranular ) devido a presença de microdefeitos nos CG

Propriedades das cerâmicas pode ser melhoradas pela imposição de tensões residuais de compressão na superfície

Principal norma para cerâmicos: ASTM C 1161 – Stardand Test Methods for Flexural Strength of Adv anced Ceramics at

Ambient Temperature

Módulos de elsticidades ( E) são maiores que os metais ( 70 a 500 GPa)

Deformação elástica no cerâmicos é relativamente ba ixa < 0,1% de deformação

Deformação Plástica:

para cerâmicas cristalinas (ligações iônicas e/ou covalentes) ocorre por movim entação de discordâncias

(como nos metais), porém com poucos planos de escor regamento e dificuldades na

movimentação

para cerâmicas não-cristalinas ocorre deformação por escoamento viscoso (semelhan te aos líquidos)sem

uma direção e plano preferencial devido a tensões d e cisalhamento

Todos os cerâmicos sofrem influência da: T , tipo de ligação , estrutura , defeitos internos e externos

Curvas Tensão-DeformaçãoPara alguns cerâmicos

Variação de E com a % porosidade

Variação de σσσσfu com a % porosidade

Ensaio de FluênciaDEFINIÇÃO:

Aplicação de uma carga constante durante um período de tempo e a temperaturas elevadas

Objetivo é determinar a vida útil do material nessas condiçõ es

Pode ser feito em peças acabadas ou c.p.

Dados quantitativos, e é amplamente utilizado na indústria petroquímica, tubulações

Utiliza-se de técnicas de extrapolação dos resultados, devido ao longo tempo de ensaio

Ocorre em todos os materiais, e no caso de metais, é afetada por valores de T > 0,4 TF

C.P. similares aos do ensaio de tração

Sofre influência : anisotropia, microestrutura, tratamento térmico, ambiente.

MÁQUINA DE ENSAIO:

kgo C

Peso

Corpo-de-prova

Tempo

RESULTADOS DO ENSAIO:

Tempo

Deformação

Região deencruamento

Região detaxa de deformaçãoconstante

Regiãode ruptura

CORPO DE PROVA:

representativos para o material como um todo;

condições finais de emprego;

superfícies lisas e isentas de defeitos;

fixação da carga no eixo axial do c.p.

comprimento l e diâmetro 2R;

Materiais frágeis geralmente são ensaios em condiçõ es de compressão

l

S

Ensaio em 3 categorias: Fluência (resistência à fluência)Ruptura (ruptura à fluência)Relaxação (deformação constante)

Estágio primário : aumento da resistência (encruamento e εεεε0)

Estágio secundário : equilíbrio encruamento e recuperação ( εεεεm)

Estágio terciário : início do processo de ruptura pelos mecanismos de fratura

Alguns materiais não apresentam o 3 estágio e alguns apresentam estricção

εεεε dεεεε/dt

tempo

I III II

tempo

I III II

(A) (B)

Tipos de Ensaios:

Ensaio de Fluência: vida útil do material (utiliza-se de métodos de extrapolação dos resultad os) sendo

portanto realizado por um período determinado de te mpo;

Ensaio de Ruptura: segue até a ruptura do c.p ., fornecendo informações sobre a tensão nominal qu e o

material suporta em determinada T até a ruptura (ca rgas maiores que as especificadas);

Ensaio de Relaxação : fornece informações sobre a redução da tensão aplicada ao c.p. quando a deformação

em função do tempo é constante a determinada tempe ratura.

PARÂMETRO CARACTERÍSTICO DO ENSAIO:

Taxa Mínima de Fluência :

Tempo de Ruptura :

Pode ser relacionada com a tensão aplicada

Vida útil do material

Tipos de Gráficos:

1n1m .k σ=ε&

Ao colocarem-se os resultados de σσσσ e εεεεm em log-log , obtém-se uma reta de inclinação n 1, similar ao

procedimento adotado para o ensaio de tração. K é determinado para εεεεm igual a 1.

Esta é outra forma de apresentação dos resultados

do ensaio de fluência, e deve ser utilizada como

valores de referência para projetos de componentes

que devam resistir à fluência.

Ao se fazer referência a dados de fluência, é prátic a comum a menção dos termos como resistência à

fluência e resistência à ruptura .

A resistência à fluência é definida como a tensão a uma determinada temperat ura que produz uma taxa

mínima de fluência de por exemplo 0,0001 por cento/ hora ou 0,001 por cento/hora.

A resistência à ruptura refere-se à tensão a uma determinada temperatura qu e produz uma vida até a ruptura

de 100, 1.000 ou 10.000 horas.

Uma taxa mínima de fluência de 0,0001% , implica uma deformação de 1% a cada 10.000 h de operação

Extrapolação de Características de Fluência para Lo ngos Períodos

Avaliar o comportamento à fluência em condições de T acima das especificadas, t mais curtos e mesma σσσσ e, a partir dos

resultados, fazer uma extrapolação às condições de operação do componente .

Uma extrapolação segura só pode ser feita quando se tem certeza que não ocorrerão mudanças estruturais na região da

extrapolação que resultem na variação da inclinação da curva.

Parâmetro de Larson-Miller: T.( C + log tr ) = const ante

onde: C = constante de Larson-Miller, da ordem de 20 ,

T = temperatura do ensaio [K] ,

tr = tempo de ruptura [h].

Gráficos de tensão x Larson-Miller

Ex: Tensão de 400 MPa e T de 873 K

Determina-se Larson-Miller

Aplica a equação

C = T ( 20 + log t r )

Obtendo-se o tempo de ruptura

Liga a base de ferro

PROCEDIMENTO DE ENSAIO:

» Norma técnica ASTM E 139 : Resistência à Fluência

Resistência à Ruptura em Fluência

Relaxação

» Fixação do c.p. e homogeneização da temperatura do ensaio

» Comprimento útil do c.p.

» Deformação do c.p.

»Ensaios na própria peça

» Superfície isenta de defeitos

»Medições nos c.p.

»Dados de relatório:

identificação c.p.

composição química

geometria, dimensões e direção de laminação

velocidade

localização da fratura

tipo de ensaio e equipamento

temperatura de ensaio

dimensões da seção reduzida

INFORMAÇÕES ADICIONAIS

Mecanismos de deformação à T elevadas:

movimento de discordânciasrecristalização escorregamento de contornos de grãos.

O 1o e o 3o são favorecidos com o aumento T.

Mecanismos de fratura a T elevadas:

formação de cavidades nos CGaumento das microtrincascoalescimento das microtrincasformação de uma macrotrinca

Influência da tensão aplicada no ensaio, mantida a T cte

���� Tensão ���� tr ���� εεεεo ���� εεεεm

Influência da temperatura aplicada no ensaio, manti da a tensão cte

���� Temperatura ���� tr ���� εεεεo ���� εεεεm

Melhores comportamentos:

���� TFusão ���� E ���� tamanho de grão cristalino

Materiais mais resistentes:

aços inoxidáveissuperligas ou ligas a base de níquel, cobalto ou fe rro ou combinações; ligas refratárias (à base de nióbio, molibdênio, tu ngstênio, titânio, tântalo e cromo).

Tamanho do grão:

Maior: melhores propriedades:

maiores tensões necessárias para ruptura do materia l pois em T altas é mais significativa a deformaçã o por escorregamento em

contornos de grão implicando em maiores deformaçõe s em materiais com granulação fina e consequentemen te, menor

resistência à fluência.

Ex: lâminas de turbinas produzidas:

fundição convencional (grãos cristalinos distribuíd os aleatoriamente)

solidificação unidirecional (grãos colunares alonga dos)

monocristais

Também analisa-se: Fluência em Condições de torçãoFluência em condições de flexãoFluência em condições de fadiga

Polímeros também apresentam fluência (viscoelástica ), podendo ocorrer em T amb e com tensões menores

Cerâmicos são estudados principalmente em compressã o

MATERIAIS POLIMÉRICOS:

Podem ser divididos em : Termoplásticos e Termofixos

Termoplásticos : amolecem quando são aquecidos e endurecem quando são resfriados (processo reversível)

Termofixos : são permanentementes duros mesmo em altas tempera turas

Comportamento dos polímeros: T baixas comportam-se como vidros (frágeis)

T médias comportam-se como metais (elástico e plást ico)

T altas comportam-se como líquidos (viscoso)

Para análises em situação de fluência, costuma-se d efinir o termo Módulo de Relaxação :

σσσσ (t) representa a tensão dependente do tempo

εεεε (t) representa o nível de deformação que é mantido c onstante

or

)t()t(E

εσ=

a) Carga em função do tempob) Totalmente elásticoc) Viscoelásticod) Viscoso

Variação do Módulo de Relação com a TemperaturaPara polímero viscoelástico

Variação do Módulo de Relação com a Temperaturapara polímero Poliestireno amorfo