Aula 3 ensaios mecânicos e end - ensaio de compressão

40.224 visualizações

Publicada em

2 comentários
8 gostaram
Estatísticas
Notas
Sem downloads
Visualizações
Visualizações totais
40.224
No SlideShare
0
A partir de incorporações
0
Número de incorporações
68
Ações
Compartilhamentos
0
Downloads
1.021
Comentários
2
Gostaram
8
Incorporações 0
Nenhuma incorporação

Nenhuma nota no slide

Aula 3 ensaios mecânicos e end - ensaio de compressão

  1. 1. Conceito do Ensaio Um dos ensaios mecânicos realizado em materiais, para conhecer o seu comportamento e suas propriedades em determinadas situações, é o teste de compressão, em que se avalia como o material reage quando pressionado. Este teste é usualmente aplicado em concreto, cerâmicas, plásticos e compósitos. Para os metais é menos utilizado devido aos vários problemas envolvidos nos ensaios.
  2. 2. Materiais Dúcteis Um material dúctil é aquele que pode ser alongado, flexionado ou torcido, sem se romper. Ele admite deformação plástica permanente, após a deformação elástica. Qualquer material que possa ser submetido a grandes deformações antes da ruptura é chamado de material dúctil.
  3. 3. Materiais Frágeis Os materiais que apresentam pouco ou nenhum escoamento são chamados de materiais frágeis. Um material frágil rompe-se facilmente, ainda na fase elástica. Para estes materiais o domínio plástico é praticamente inexistente, indicando sua pouca capacidade de absorver deformações permanentes.
  4. 4. Curvas Tensão X Deformação
  5. 5. Definição De modo geral, podemos dizer que o ensaio de compressão é um esforço axial, que tende a provocar um encurtamento ou ruptura do corpo submetido a este esforço. Com isso, ocorre um aumento da seção transversal do CP (material dúctil) a este mesmo eixo, quando a deformação da peça nesta direção é permitida, pois deve-se considerar que teoriamente, neste caso, seu volume permanece constante. Um exemplo característico de objeto submetido a esforços de compressão são as colunas dos prédios, que recebem, com a mesma direção de seu eixo, as cargas acima delas.
  6. 6. Conceito De modo geral, podemos dizer que o ensaio de compressão é um esforço axial, que tende a provocar um encurtamento ou ruptura do corpo submetido a este esforço.
  7. 7. Descrição do Ensaio No teste de compressão o corpo de prova é testado pela aplicação de uma carga axial compressiva, e construído o diagrama tensão–deformação, semelhantemente ao procedimento do ensaio de tração.
  8. 8. Descrição do EnsaioAs mesmas máquinas do ensaio de tração são utilizadas para oensaio de compressão, apenas alterando as condições de fixaçãodo corpo de prova na máquina. Duas placas lisas adaptadas, uma fixa e outra móvel, entre elas o CP é apoiado e mantido firme durante a compressão.
  9. 9. Ensaio de Tração X Compressão Esforço uniaxial; Utilização da mesma máquina; Sofrem deformação elástica e, na maioria das vezes, deformação plástica. Questão: todos os materiais terão mesma resistência a tração do que a compressão?
  10. 10. Corpos de Prova O corpo de prova tem usualmente a forma cilíndrica, com relação comprimento/diâmetro (L/D) entre 2 e 8 (em casos excepcionais a relação pode ser 1 – caso de teste de metal para mancais). O comprimento não deve ser muito grande, para evitar efeitos indesejáveis de flambagem, nem muito pequeno, pois o atrito nas superfícies de contato com a máquina de ensaio poderá prejudicar a validade dos resultados. A apresentação dos resultados dos testes deve sempre especificar a relação L/D.
  11. 11. Flambagem É um fenômeno que ocorre em peças onde a área de secção transversal é pequena em relação ao seu comprimento, quando submetidas a um esforço de compressão axial. A flambagem acontece quando a peça sofre flexão tranversalmente devido à compressão axial. A flambagem é considerada uma instabilidade elástica, assim, a peça pode perder sua estabilidade sem que o material já tenha atingido a sua tensão de escoamento.
  12. 12. Flambagem
  13. 13. Atrito É o componente horizontal da força de contato que atua sempre que dois corpos entram em choque e há tendência ao movimento. É gerada pela aspericidade dos corpos e sempre paralela às superfícies em interação e contrária ao movimento relativo entre eles. Quanto maior a força normal maior será o atrito necessitando de maiores forças para mover um material.
  14. 14. Efeitos do Atrito O atrito gera tensões na superfície de contato, impedindo o movimento dos elementos situados nesta superfície, e provocando a alteração do formato original cilíndrico do corpo de prova durante o processo. Mais longe da superfície de contato os elementos fluem radialmente para fora numa taxa proporcional à sua distância ao centro do corpo. Este é o abaulamento ou efeito barril.
  15. 15. Efeitos do Atrito
  16. 16. Efeitos do Atrito Para reter o material de lubrificação usinam-se sulcos rasos em ambas as faces do corpo de prova. Este procedimento garante a lubrificação durante o teste, minimizando o atrito. É utilizado óleos em geral, parafina, teflon, folhas de tântalo, etc..
  17. 17. Limitações Existência de atrito entre o corpo de prova e as placas da máquina (formação de um barril). Possibilidade de flambagem. Dificuldade de medida dos valores numéricos do ensaio. Não é muito usado para os metais, porque a determinação das propriedades mecânicas é dificultada devido:
  18. 18. Aplicações Indicado para materiais frágeis (ferro fundido, madeira, concreto, etc...). Materiais cerâmicos: construção civil (concreto, tijolos, etc..). Cerâmicos possuem maior resistência a compressão do que a tração em até 100 X. Utilizado também para materiais plásticos e compósitos.
  19. 19. Aplicações Ensaios de achatamento de tubos: consiste em colocar uma amostra de segmento de tubo deitada sobre as placas da máquina e aplicar uma carga até “achatar” a amostra. A distância final entre as placas, que varia conforme a dimensão do tubo, deve ser registrada. O resultado é avaliado pelo aparecimento ou não de fissuras, ou seja, rachaduras, sem levar em conta a carga aplicada. Este ensaio permite avaliar qualitativamente a ductilidade do material, do tubo e do cordão de solda do mesmo, pois quanto mais o tubo se deformar sem trincas, mais dúctil será o material.
  20. 20. Aplicações Para determinar a constante elástica da mola, constrói-se um gráfico tensão-deformação, obtendo-se um coeficiente angular que é a constante da mola, ou seja, o módulo de elasticidade. Por outro lado, para verificar a resistência da mola, aplicam-se cargas predeterminadas e mede-se a altura da mola após cada carga.
  21. 21. Compressão em Materiais Dúcteis eFrágeis Materiais dúcteis e materiais frágeis, especificamente metais, comportam-se diferentemente no ensaio de compressão. Enquanto os metais frágeis rompem praticamente sem fase elástica, os metais dúcteis sofrem grande deformação na fase plástica, às vezes sem atingir a ruptura. Abaixo se descreve o comportamento de cada tipo de metal.
  22. 22. Compressão em Materiais Dúcteis eFrágeis Ruptura a 45°: máxima tensão cisalhante
  23. 23. Compressão em Materiais Frágeis Frágeis  Não tem deformação lateral apreciável e a ruptura ocorre por cisalhamento e escorregamento, ao longo de um plano inclinado de, aproximadamente, 45°. Ex.: Ferro fundido cinzento. O teste axial de compressão também e útil para a medição das propriedades elásticas e de fratura compressiva de materiais frágeis ou de baixa ductilidade. Para os metais frágeis a fase elástica é muito pequena, comprometendo a determinação precisa das propriedades para esta fase. O CP volta a sua altura inicial.
  24. 24. Compressão em Materiais Frágeis A propriedade mais importante para os metais de baixa ductilidade – como o ferro fundido – é o limite de resistência. O limite de resistência à compressão é calculado pela relação entre a carga máxima no teste e a área da seção transversal original do corpo. O limite de resistência á compressão para materiais frágeis é aproximadamente 8 X maior do que o limite correspondente obtido no ensaio de tração.
  25. 25. Compressão em Materiais Frágeis Ensaio de Compressão Condição Real
  26. 26. Compressão em Materiais Dúcteis Para os metais dúcteis é possível determinar com precisão as propriedades para a zona elástica. Já na zona plástica a deformação aumenta a área da seção transversal (com redução do comprimento), aumentando a resistência do corpo de prova (contrário do ensaio de tração), isto é, a tensão real instantânea diminui e o corpo pode ser achatado até o formato de um disco, sem que ocorra ruptura. Ex.: Cobre, Magnésio
  27. 27. Compressão em Materiais Dúcteis Ensaio de compressão em um metal dúctil. Deformação sem ruptura. O CP retém uma deformação residual quando é descarregado.
  28. 28. Vídeos dos Ensaios
  29. 29. Modos de Deformação Os possíveis modos de deformação no teste de compressão são: (a) Flambagem, quando L/D > 5 (b) Cisalhamento, quando L/D > 2.5 (c) Barril duplo, quando L/D > 2.0 (d) Barril, quando L/D > 2.0 e há fricção nas superfícies de contato. (e) Compressão homogênea, quando L/D < 2.0 e não existe fricção nas superfícies de contato. (f) Instabilidade compressiva devido ao amolecimento do material por efeito de carga.
  30. 30. Modos de Deformação(a) Flambagem, quando L/D > 5(b) Cisalhamento, quando L/D > 2.5(c) Barril duplo, quando L/D > 2.0(d) Barril, quando L/D > 2.0 e há fricção nassuperfícies de contato.(e) Compressão homogênea, quando L/D < 2.0 enão existe fricção nas superfícies de contato.(f) Instabilidade compressiva devido aoamolecimento do material por efeito de carga.
  31. 31. Modos de Deformação Em geral procura-se um modo de deformação próximo ao ideal, ou seja, sem fricção. Porém, na prática, o atrito sempre estará presente. Neste caso a ocorrência do efeito barril deve ser esperada para materiais dúcteis. A flambagem, o cisalhamento e a instabilidade devem ser evitados.

×