UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO GRANDE DO NORTE CENTRO DE TECNOLOGIA

DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA DE MATERIAIS COMPORTAMENTO MECNICO DOS MATERIAIS

RELATRIO DE LABORATRIO DE ENSAIOS MECNICOS: TRAO, COMPRESSO, FLEXO E IMPACTO.

Data da realizao do experimento: 21/10/2013 Data da entrega: 20/11/2013 Discente: Thatiana Cristina P. de Macedo Matrcula: 2013010447 Docente: Wanderson Santana,

Natal, 2013

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Sumrio

RESUMO ................................................................................................................................... 3

1 Introduo ................................................................................................................................ 3

2 Reviso Bibliogrfica .............................................................................................................. 4

2.1 Ensaio de trao ................................................................................................................... 4

2.2 Ensaio de Flexo .................................................................................................................. 6

2.3 Ensaio de Compresso ......................................................................................................... 7

2.4 Ensaio de Impacto ................................................................................................................ 8

3 Materiais e Mtodos .............................................................................................................. 10

4 Resultados e Discusso ......................................................................................................... 12

4.1 Ensaio de trao ................................................................................................................. 12

4.2 Ensaio de Flexo ................................................................................................................ 16

4.4 Ensaio de Impacto .............................................................................................................. 17

5 Concluses ............................................................................................................................ 18

6 Referncias ............................................................................................................................ 19

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RESUMO Os ensaios mecnicos so fundamentais para anlise das propriedades dos materiais. Por meio delas, possvel prever se um certo material capaz de suportar os esforos em uma dada aplicao. Dessa forma, para anlise dos diferentes tipos de esforos, existem diversos ensaios, como trao, compresso, flexo, e impacto, por exemplo. Diante do exposto, o presente laboratrio teve por objetivos a realizao de ensaio de trao com diversos materiais; ensaio de compresso com material cermico; ensaio de flexo em trs pontos, em um concreto; alm de ensaios de impacto a diferentes temperaturas para ao e lato. Dessa forma, foi possvel avaliar o comportamento e a fratura das vrias classes dos materiais quando submetidos a diferentes ensaios mecnicos. Palavras-Chave: Ensaios Mecnicos; Metais; Polmeros; Cermicas.

1 Introduo

Na engenharia de materiais, para a determinao de algumas propriedades

so utilizados diversos ensaios, na tentativa de classifica-los conforme suas

propriedades mecnicas, por exemplo. por meio deles que se verifica se os

materiais apresentam as propriedades que os tornaro adequados ao seu uso.

Alguns dos ensaios mecnicos so: dureza, resistncia a trao, tenso,

cisalhamento, entre outros (Centro Paula Souza, 2000).

Segundo Callister (2000), as propriedades mecnicas podem ser necessrias

para o projeto de estruturas/componentes que utilizem materiais predeterminados, a

fim de que no ocorram nveis inaceitveis de deformao e/ou falhas. Ou seja, esse

tipo de ensaio imprescindvel para uma deciso correta sobre qual o melhor

material para uma devida aplicao.

Portanto, considerando que a maior parte dos materiais so dispostos a

aplicaes em que sofrero esforos, o uso de ensaios mecnicos fundamental

para que se possa avaliar a durabilidade e fazer o controle de qualidade dos

produtos. Dessa forma, o presente laboratrio teve por objetivos a realizao de

ensaio de trao com diversos materiais; ensaio de compresso com material

cermico; ensaio de flexo em trs pontos, em um concreto; alm de ensaios de

impacto a diferentes temperaturas para ao e lato. Dessa forma, foi possvel avaliar

o comportamento e a fratura das vrias classes dos materiais quando submetidos a

diferentes ensaios mecnicos.

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2 Reviso Bibliogrfica

2.1 Ensaio de trao

Os ensaios mecnicos apresentam importncia no s na engenharia dos

materiais, mas nos outros setores nos quais materiais com propriedades mecnicas

diferentes podem ser aplicados, visto que a presena de falhas ou a escolha de um

material indevido, pode trazer problemas extremamente significativos.

Diante disso, necessrio destacar alguns conceitos fundamentais sobre

informaes que podem ser obtidas em ensaios mecnicos, como tenso,

deformao, mdulo de elasticidade, limite de escoamento, limite de resistncia a

trao, entre outros.

Inicialmente, sero destacados o conceitos relativos ao ensaio de trao.

Entretanto, antes de iniciar o esclarecimento desses conceitos, vale ressaltar o

procedimento geral utilizado num ensaio de trao, onde um corpo de prova

submetido a esforo, devido a aplicao de uma carga, o que apresentar como

efeito no material, a tendncia de along-lo ou estic-lo, at que venha a se romper.

Esse ensaio costuma ser realizado em corpos de prova com dimenses

padronizadas, facilitando possveis comparaes com padres. Esse corpo de prova

disposto na mquina que, por meio de garras (uma fixa e outra mvel), aplica

esforos na direo uniaxial, at que haja o rompimento de alguma regio do

material, sendo, dessa forma, um ensaio destrutivo. Essa a forma geral na qual

realizado o ensaio de trao.

Conceituando trao, ela fisicamente descrita como a aplicao de uma

fora que tende a alongar um corpo no sentido oposto ao sistema de foras

aplicadas. Ela responsvel pela tendncia do alongamento de um corpo de prova

de determinado material. Esse tipo de fora base para a existncia da deformao

dos materiais, que ocorre quando h a alterao da forma de um corpo devido a

aplicao de uma tenso, por exemplo.

De forma geral, a deformao associada a fora de tenso classificada

como deformao elstica e deformao plstica. A plstica se caracteriza pela

possibilidade do corpo retornar ao seu estado original quando cessado o efeito da

tenso, ou seja, a fora atuante no foi superior a tenso de elasticidade, a ser

descrita a seguir; j na deformao plstica ocorre uma deformao permanente,

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sendo o corpo submetido a altas tenses. Essas regies especficas costumam

apresentar uma regio caracterstica nos grficos de tenso deformao, como pode

ser observado na Figura 1:

Figura 1: Grfico Tenso x Deformao com regio elstica e plstica. Fonte: Centro Paula Souza, 2000.

Pelo grfico possvel inferir que a parte que apresenta linearidade

representa a deformao elstica dos materiais, enquanto a regio curvada se

deporta a deformao plstica do mesmo.

O valor da tenso de engenharia () obtido pela expresso =F/A0, onde F

a fora em cada ponto e A0 a rea inicial da seo transversal do corpo de prova

(Padilha, 1997). A denominao tenso de engenharia utilizada quando no se

leva em conta a reduo da seo reta do corpo de prova durante o ensaio,

havendo, dessa forma, a existncia da tenso real (r) que obtida por meio da

equao r =F/A (A - rea da seo reta do corpo de prova em cada instante)

(Padilha, 1997).

De forma geral, a deformao ou elongao definida como a alterao de

tamanho por unidade de comprimento, sendo a deformao de engenharia obtida

por meio da expresso =l/l0=l-l0/l0 (l0 o comprimento inicial do corpo de prova e l

o comprimento do corpo de prova durante o ensaio) (Padilha, 1997). De forma

anloga ao da tenso, a deformao real (r) tambm obtida por uma equao

diferente da deformao de engenharia, ou seja, para calcular essa deformao,

utiliza-se: r=ln (l/lo).

Alm disso, por um grfico de tenso deformao podem ser obtidos os

valores da tenso de escoamento (limite de escoamento), que corresponde a tenso

mxima que um material costuma suportar, entre a deformao elstica e plstica; a

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tenso de ruptura, que a tenso no momento da fratura; e a tenso mxima que

a mxima tenso suportada, geralmente disposta na regio de deformao plstica.

O Mdulo de elasticidade corresponde a rigidez do material. Ele obtido por

meio da diviso da tenso pela deformao em um ponto da regio linear do grfico,

correspondente a deformao elstica. De forma geral, quanto maior o mdulo de

elasticidade, menor a deformao elstica do material e mais rgido o mesmo.

2.2 Ensaio de Flexo

O ensaio de flexo, especificamente, corresponde ao uso de uma barra

padronizada na qual aplicada uma carga num corpo de prova sustentado em dois

pontos. Conforme o tipo de ensaio, a aplicao da carga pode, ainda, ser realizada

em dois pontos da amostra, diferenciando, assim, o ensaio de flexo de trs pontos

e o de quatro pontos. A Figura 3 a seguir, expe esquematicamente esses dois tipos

de ensaio de flexo:

Figura 3: Ensaio de flexo em trs pontos e em quatro pontos Fonte: Garcia et al, 2008.

Considerando cada uma dessas configuraes, pode-se afirmar que o de trs

pontos assim denominado, pois apresenta trs pontos de aplicao da carga;

enquanto no ensaio de quatro pontos, existem quatro pontos de carga. Para o

presente experimento, foi realizado um ensaio em trs pontos, como ser exposto

nas prximas sesses.

Do ensaio de flexo so obtidos grficos de Tenso x Deflexo, com uma

curva caracterstica que pode ser observada na Figura 4:

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Figura 4: Curva caracterstica de ensaios de flexo Fonte: Garcia et al, 2008.

Pelo grfico, possvel obter informao da tenso no momento da fratura,

que corresponde a resistncia a flexo, sendo esse um importante parmetro para

caracterizao de materiais. Geralmente o ensaio de flexo empregado a materiais

frgeis, como as cermicas. Dessa forma, so obtidas informaes sobre a tenso

de flexo, o mdulo de ruptura da flexo, mdulo de elasticidade, mdulo de

resilincia e mdulo de tenacidade.

2.3 Ensaio de Compresso

No que diz respeito ao ensaio de compresso, ele corresponde a aplicao de

uma carga uniaxial em um determinado corpo de prova, com resultados

semelhantes os do ensaio de trao (Garcia et al, 2008).

A Figura 5 expe a diferena da curva caracterstica para os ensaios de

trao e flexo, onde possvel observar que, diferentemente do que ocorre no

ensaio de trao, no de compresso h diminuio do comprimento do corpo de

prova, devido as foras compressivas.

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Figura 5: Curvas caractersticas dos ensaios de trao e compresso. Fonte: Garcia et al, 2008.

Esse tipo de ensaio bastante utilizado com materiais cermicos e,

especificamente, na indstria da construo civil para o controle de qualidade dos

produtos. Em contra partida, ele no costuma ser realizado com metais. Com o

ensaio de compresso so caracterizadas as variadas magnitudes de compresso

das cermicas.

No que diz respeito aos corpos de prova, eles devem ser nivelados nos dois

lados que entraro em contato com o sistema de aplicao de carga, visto que a

diferena de nvel pode acarretar em erros, devido a aplicao maior de um lado que

do outro. Alm disso, no se deve fazer uso de corpos de prova finos e compridos.

2.4 Ensaio de Impacto

O ensaio de impacto utilizado para determinao do comportamento dctil-

frgil dos materiais, que utiliza a queda de um pndulo para obter o impacto desse

sobre um corpo de prova. Conforme Garcia et al. (2008),

o resultado do ensaio representado por uma medida da energia absorvida pelo corpo de prova, no fornecendo indicaes seguras sobre o comportamento de toda uma estrutura em condies de servio. Entretanto, permite a observao de diferenas de comportamento entre materiais, as quais no so observadas em um ensaio de trao.

Em relao a realizao do ensaio de impacto, ele pode ser do tipo Charpy ou

Izod (mtodos mais utilizados comumente). Para os dois ensaios, o corpo de prova

utilizado segue o mesmo padro, sendo geralmente entalhado em V no centro dele,

embora sejam dispostos no equipamento de forma diferente. No primeiro, o corpo de

prova disposto na horizontal, enquanto no Izod, o mesmo colocado no

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equipamento na horizontal. Para o presente estudo, ser dado nfase ao ensaio

Charpy.

Esquematicamente, o ensaio de impacto Charpy feito utilizando

equipamentos equivalentes ao demonstrado na figura 6:

Figura 6: a) Esquema do equipamento b) Configurao do equipamento utilizado em ensaios de impacto

Fonte: Dalcin, 2007; Garcia et al., 2008

No que diz respeito as configuraes do equipamento para realizao dos

clculos, no ensaio Charpy necessrio a identificao de algumas variveis que

podem ser observadas na figura 6b. Seguindo as variveis expostas nesse

esquema, possvel a determinao da Energia de Impacto (um tipo de energia

potencial), dada pela frmula (Garcia et al., 2008):

Para encontrar o Hq e o hr, necessrio identificar, por meio do ensaio, o

ngulo de queda () e o ngulo de rebote (), alm da altura do pndulo (S) que

corresponde a media do centro do peso a extremidade do pndulo. Com todos

esses dados, o Hq e hr so obtidos por meio das equaes (Garcia et al., 2008):

Calculada a Energia, possvel obter o valor do impacto propriamente dito,

dado pela frmula:

.

Alm disso, ressalta-se que no ensaio de impacto so obtidas curvas de

energia de impacto (J) versus temperatura (C), por meio das quais consegue-se

verificar se o material apresenta ou no transio dctil/frgil. Na figura 7 est

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disposta uma curva caracterstica dos ensaios de impacto para materiais com

transio dctil frgil.

Figura 7: Curva resposta do ensaios de impacto Fonte: Garcia et al., 2008

Com essas informaes possvel entender o procedimento experimental e

os resultados dispostos nas sesses que seguem.

3 Materiais e Mtodos

Para a realizao dos experimentos de trao, compresso e flexo, fez-se

uso de uma mquina de ensaios da marca Shimadzu AG-X 300kN, acoplada a um

computador que apresenta o programa Trapezium X, responsvel pela anlise dos

dados e gerao dos grficos. A configurao e acessrios utilizados para

realizao dos trs experimentos pode ser visualizada na figura 8

Figura 8: Equipamento utilizado e configurado para os ensaios de trao, flexo e

compresso.

Para esses ensaios, foram utilizados corpos de prova de diferentes materiais

e a diferentes condies, como pode ser observado na tabela 1:

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Tabela 1: Corpos de prova e condies dos ensaios de trao, flexo e compresso.

Trao

Polmero Frgil Temperatura Ambiente sob taxa de

carregamento de 5,0 mm/min Polmero Dctil

Blenda Polimrica

Ao Carbono Recozido Temperatura Ambiente sob taxa de

carregamento de 10,0 mm/min Alumnio Comercial Puro

Lato 70/30

Flexo Concreto Temperatura Ambiente sob taxa de

carregamento de 1,0 mm/min Compresso Argamassa e Concreto

O procedimento teve incio com a medio do dimetro e rea til das

amostras, com uso do paqumetro, cujos valores mdios podem ser observados a

seguir:

Tabela 2: Dimenses das amostras utilizadas nos ensaios

Ensaio Amostra Dimetro

Inicial (mm)

Largura

(mm)

Espessura

(mm)

Comprimento

(mm)

rea Inicial

(m2)

Trao

Polmero Frgil - 13,03 3,3 115,00 0,0000429

Polmero Dctil - 12,9 3,1 115,00 0,0000399

Blenda Polimrica - 13,02 3,15 115,00 0,00004101

Ao Carbono

Recozido

9,05 - - 60,00 0,000064326

Alumnio

Comercial Puro

9,23 - - 60,00 0,00006662

Lato 70/30 9,16 - - 60,00 0,000065899

Flexo Concreto - 40,0 40,0 150,2 0,0016

Compresso Argamassa - 50,18 50,0 50,0 0,002509

Concreto - 40,0 40,0 81,8 0,0016

necessrio destacar que para o ensaio de trao, a distncia entre as

garras estipulado foi de 60mm; para o ensaio de flexo, o espaamento entre apoios

foi de 100mm, com carga inicial de 18,6N; e para o ensaio de compresso, o corpo

de prova de concreto foi o mesmo do ensaio de flexo, sendo necessrio o uso de

base 40x40 para tornar a superfcie plana e aplicar a fora de forma uniforme.

Por fim, para realizao do experimento de impacto, foi feito uso de um

equipamento para teste de impacto Charpy com engate duplo. Alm disso, foram

utilizadas 8 amostras, sendo 4 de ao carbono recozido e 4 de lato 70/30, com

entalhe, em diferentes temperaturas, como pode ser observado na tabela 3:

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Tabela 3: Amostras e condies para ensaio de impacto Charpy,

Impacto Charpy

Ao Carbono

Recozido 4

01 Corpo de prova nas

temperaturas de ensaio: 100C,

Temperatura Ambiente, 0C, e -

196 C Lato 70-30 4

Ressalta-se que as amostras apresentavam entalhe e as medidas feitas

precedendo o incio do procedimento propriamente dito esto dispostas na tabela 4:

Tabela 4: rea de cada corpo de prova utilizado no ensaio (mdia dos valores).

Amostra Comprimento

(mm)

Largura

(mm)

Espessura no

entalhe (mm)

rea (m2)

Ao Carbono

Recozido

55,3 10,1 8,5 0,39

Lato 70/30 55,3 10,1 8,5 0,381

Ultrapassada essa etapa, deu-se incio ao ensaio, colocando-se cada corpo

de prova no local pr-determinado e subindo o martelo at a posio de incio.

Quando estava tudo conforme necessrio, o martelo foi solto e observado o ngulo

at o qual o brao do martelo seguia, aps quebrar o corpo de prova. Esse

procedimento foi repetido para todas as amostras, sendo obtidos os valores e

resultados dispostos na prxima sesso.

4 Resultados e Discusso

4.1 Ensaio de trao

Com a realizao do experimento de trao, foram obtidos os valores da fora

e do deslocamento (Figura 10 a)) para as amostras de lato, ao recozido e

alumnio, que, por meio da frmula Tenso=fora/rea, pode ser gerado o grfico

referente a tenso deformao de cada um dos materiais utilizados (Figura 10 b)).

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Figura 10: Resultados do ensaio de trao a) fora deslocamento b) tenso deformao para

os materiais metlicos.

Considerando que o mesmo experimento foi realizado com os polmeros

frgil, dctil e blenda polimrica, os grficos da Figura 11 expem os resultados

obtidos para os referidos materiais.

Figura 11: Resultados do ensaio de trao a) fora deslocamento b) tenso deformao para

os materiais polimricos.

Pela anlise dos grficos, possvel se obter alguns valores, como a fora

mxima, tenso de escoamento, deformao mxima, alm das medies dos

corpos de prova realizados aps a ruptura dos mesmos. Esses valores esto

dispostos na tabela 5.

Tabela 5: Resultados obtidos aps os ensaios e pela anlise dos grficos.

Corpos de

Prova

Compriment

o no instante

da fratura

(mm)

Dimetro/

Espessura

Final (mm)

rea final

da seo

transversal

(m2)

Deformao

Plstica

Final (m/m)

Carga

Mxima

(N)

Carga no instante

de ruptura (N)

Tenso

Mxima

(MPa)

Tenso de

Ruptura

(MPa)

Polmero

frgil 117,8 3,3 4,29x10

-5 2,54 2.603,19 2.603,19 60,68 60,68

Polmero

Dctil 122,6 3,1 4,03x10

-5 1,47 1.317,93 1.317,93 33,03 33,03

a) b)

a) b)

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Blenda

Polimrica 330,0 1,7 1,61x10

-5 2,99 2.359,91 1.183,31 57,54 21,72

Ao

Carbono

Recozido

116,2 5,55 2,37x10-5

0,20 29.028,61 19.551,09 451,27 309,51

Alumnio

Comercial

Puro

108,3 6,4 3,21x10-5

0,14 18.842,00 12.106,51 282,82 193,37

Lato

70/30 112,4 6,35 3,16x10

-5 0,22 25.840,00 21.442,70 392,11 336,84

necessrio destacar que o comprimento inicial utilizado para os materiais

polimricos foi de 115 mm e para os metlicos de 60 mm. Dessa forma, houve uma

variao de 2,8 mm para o polmero frgil; 7,6 mm para o polmero dctil; 215,0 mm

para a blenda polimrica; 56,2 mm para o ao recozido; 48,3 mm para o alumnio; e

52,4 mm para o lato.

Pela tabela, possvel perceber a diferena em relao a resistncia

mecnica de materiais polimricos quando comparados com os metais, observando-

se que os materiais metlicos analisados chegaram a suportar no mnimo cerca de

300 MPa; enquanto a maior tenso observada para os materiais polimricos foi de

cerca de 60 MPa. Essa diferena pode ser associada ao tipo de ligao qumica

diferente e a variao de cristalinidade desses dois materiais,

Comparando especificamente os materiais metlicos, foi possvel observar

que o ao e o lato suportaram maiores tenses e sofreram maiores deformaes

que o alumnio

Outro parmetro a ser observado nas curvas tenso x deformao o mdulo

de elasticidade que obtido pelo quociente da tenso convencional pela deformao

convencional na regio linear do grfico, Entretanto, por problemas operacionais

durante o ensaio, a regio elstica da curva para o ao carbono no foi registrada e,

dessa forma, a estimativa para esse material no pode ser feita (conforme literatura,

esse tipo de ao apresenta Mdulo de elasticidade de cerca de 200 GPa).

Analisando o mdulo de elasticidade do alumnio e do lato, foram obtidos os

valores: 15,74 GPa; e 18,8 GPa, respectivamente. Conforme a literatura, esses

materiais costumam apresentar valores de mdulo de elasticidade de

aproximadamente 70 GPa e 105 GPa. A diferena entre os valores encontrados e os

tericos podem ser associados a erros experimentais, escorregamentos nas garras

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(confirmados ao observar o comportamento das curvas) e, at mesmo, a variao do

mdulo de elasticidade em funo da mquina, Dessa forma, tendo em vista os

dados obtidos e utilizado a frmula: 1/Eamostra=1/Emquina+1/Ematerial, foi

possvel estimar o valor do mdulo de elasticidade da mquina, cujos resultados

esto dispostos a seguir:

Tabela 6: Mdulo de elasticidade do material, amostra e da mquina, sendo o ltimo calculado.

Material E material E amosta E mquina

Alumnio 70 GPa 15,74 GPa 20,40

Lato 70/30 105 GPa 18,8 GPa 22,90

Alm dos resultados da curva convencional, foram feitos ajustes por meio das

equaes: r =F/A (A - rea da seo reta do corpo de prova em cada instante) r=ln

(l/lo), para obteno da curva real dos ensaios de trao, que podem ser observadas

conforme figura 12:

Figura 12: Curvas reais dos ensaios para a) metais b) polmeros.

Para obteno do ponto de mximo para as curvas reais dos materiais

metlicos, foi dividida a fora mxima pela rea no instante da ruptura, sendo obtida

a tenso real mxima; e traada uma linha paralela a regio linear da curva (regio

elstica) e determinados os pontos de mxima deformao. No caso dos materiais

polimricos, as curvas s demonstram a tenso real x deformao real at o ponto

de mxima tenso, com os valores ajustados conforme equaes descritas

anteriormente.

a) b)

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4.2 Ensaio de Flexo

Como descrito anteriormente, o ensaio de flexo em trs pontos foi feito com

concreto, utilizando-se espaamento entre apoios de 100mm e taxa de 1 mm/min.

Os resultados obtidos nesse ensaio esto dispostos nos grficos a seguir:

Figura 14: Resultados do ensaio de flexo a) fora deslocamento b) tenso deformao.

Pelos grficos possvel perceber que a mxima tenso suportada pelo

concreto foi de 1,4 MPa, e a deformao foi de cerca de 0,003, sem a presena de

caractersticas de deformao plstica nesse tipo de material. Isso se d pela alta

fora de ligao entre os tomos nos materiais cermicos, que proporciona um

comportamento frgil para esse tipo de material.

Pela observao durante o experimento, foi possvel perceber que o material

se apresentava extremamente seco e, por isso, provavelmente apresentou menor

resistncia mecnica que o observado costumeiramente.

O ensaio de compresso foi feito com parte do corpo de prova do ensaio de flexo

(concreto), utilizando-se base 40x40 mm, para tornar a aplicao da forma

homognea; e um corpo de prova de argamassa nas dimenses 50x50 mm. Os

resultados obtidos esto dispostos na figura 16:

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Figura 16: Resultados do ensaio de compresso a) fora deslocamento b) tenso deformao.

Pela figura possvel perceber que a argamassa apresenta maior resistncia

a compresso que o concreto, resistindo a tenses de cerca e 14 MPa, enquanto o

ltimo apresentou mxima tenso correspondente a 11 MPa. Alm disso, os dois

materiais apresentam pequena deformao, sem presena de zona plstica no

grfico obtido.

4.4 Ensaio de Impacto

Os ensaios de impacto foram realizados para dois materiais em 4 diferentes

condies de temperatura: ambiente, 0C (obtida por banho em gua e gelo); 100C

(obtida utilizando gua fervente); e -196 C (obtido por banho dos corpos de prova

em nitrognio lquido). Alm disso, considerando-se a rea aparente inicial igual a

8,5 x 10-5 m2, foram obtidos os resultados do ensaio de impacto sintetizados

conforme tabela 7, abaixo.

Tabela 7: Resultados do ensaio de impacto.

Material Temperatura (C) ngulo Final Energia

Absorvida (J)

Energia Especfica

Absorvida (J/m2)

Ao Carbono

Recozido

100 88 147,09 1,73x106

25 89 144,16 1,69x106

0 93 135,32 1,58x106

-196 158 1,96 0,023x106

Lato 70/30

100 149 12,7 0,149x106

25 148 12,7 0,149x106

0 148 13,7 0,161x106

-196 140 13,7 0,161x106

a) b)

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A partir da tabela, considerando os dados de energia para cada temperatura,

para os dois materiais em anlise, foi possvel obter a curva exposta na figura 18.

Figura 18: Resultados do ensaio de impacto.

Pela figura, percebe-se que o lato no apresenta transio dctil frgil bem

definida, corroborando com o descrito pela literatura: as ligas de alumnio e de cobre

(lato uma liga de cobre e zinco), permanecem frgeis mesmo com a variao de

temperatura. Por outro lado, o ao baixo carbono com estrutura cbica de corpo

centrado apresenta transio dctil frgil bem definida, ou seja, so dcteis a

elevadas temperaturas e frgeis a baixas temperaturas.

5 Concluses

O ensaios mecnicos so de extrema importncia na engenharia de materiais

e nos outros campos de aplicao devido a necessidade de se testar qual o

comportamento de um material quando disposto a aplicao de foras, podendo-se

prever se o mesmo indicado para determinado uso.

Pelos experimentos foi possvel perceber que os materiais metlicos

apresentam maior resistncia, ou seja, conseguem suportar maiores cargas antes

de romper, comportamento diferente dos materiais polimricos.

No que diz respeito ao ensaio de impacto, foi possvel perceber que a

temperatura influencia diretamente no tipo de fratura do material e que nem todos os

materiais apresentam transio dctil frgil bem definida, como foi observado para o

lato.

Os materiais cermicos costumam ser submetidos a ensaios como de

compresso e flexo, pois nos ensaios de trao, elas no costumam demonstrar

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regio significativa de deformao plstica, apresentando fratura frgil caracterstica.

Alm disso, os resultados dos ensaios de trao e compresso para esses materiais

apresentam diferenas significativas, visto que as cermicas so relativamente

fracas sob tenso, mas relativamente fortes sob compresso. Isso est associado ao

modelo de trincas de Griffith, que considera que, em qualquer material real, haveria

diversas trincas elpticas na superfcie e/ou interior e, na trao, as falhas de Griffith

so inevitveis; enquanto na compresso a carga tende a fechar as falhas de

Griffith.

Por meio desses experimentos, foi possvel perceber que as diferentes

classes dos materiais apresentam comportamentos distintos e, com base nesses

comportamentos, a escolha do melhor ensaio para obteno de suas propriedades

mecnicas acaba sendo diferenciado.

Portanto, a escolha da tcnica deve levar em considerao qual o material

est sendo analisado e, saber quais as informaes podem ser obtidas por meio dos

resultados de um ensaio de trao e compresso so essenciais para um bom

profissional da rea de engenharia de materiais.

Dessa forma, pode-se concluir que o tipo de ligao presente em cada classe

de material est diretamente relacionada ao comportamento do mesmo quando

exposto aos ensaios mecnicos, refletido de forma significativa nas propriedades

mecnicas dos mesmos.

6 Referncias ASKELAND, Donald R; PHUL, Pradeep Prabhakar. Cincia e Engenharia dos Materiais. So Paulo. Cengage. 2008. CALLISTER JR, W. D. Cincia e engenharia de materiais: uma introduo. Quinta Edio. LTC, 2000. CENTRO PAULA SOUZA. Ensaios tecnolgicos. 2000. Disponvel em: http://www.etepiracicaba.org.br/cursos/apostilas/mecanica/3_ciclo/ensaios_tecnologicos.pdf.Acesso em: 31 abr. 12. GARCIA, A.; SPIM, J. A.; SANTOS, C. A. Ensaios dos materiais. Rio de Janeiro: LTC, 2000. DALCIN, Gabrieli Bortoli. Ensaios dos materiais. 2007. Disponvel em: http://www.urisan.tche.br/~lemm/arquivos/ensaios_mecanicos.pdf. Acesso em: 17 mai. 2012. PADILHA, Angelo Fernando. Materiais de Engenharia: microestrutura e propriedades. So Paulo. Hemus, 1997.