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UNIVERSIDADE FEDERAL DO CEARÁ
DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA DE MATERIAIS
CURSO DE ENGENHARIA DE MATERIAIS

CÍCERO RENAN PINHEIRO BEZERRA BORGES
PAULO MENDEL FERNANDES
RAFAEL BANDEIRA CORREIA MENDONÇA

TRAÇÃO

JUAZEIRO DO NORTE
2012
SUMÁRIO

1

INTRODUÇÃO .........................................................................................................2

1.1 Ensaios de tração
2 OBJETIVOS...............................................................................................................4
3 MATERIAIS ..............................................................................................................5
4 MÉTODOLOGIA......................................................................................................6
5 RESULTADOS E DISCUSSÕES..............................................................................7
6 CONCLUSÃO............................................................................................................8
7 REFERÊNCIAS.........................................................................................................9
OBJETIVOS

A realização dos teste de tração tem como objetivo verificar a relação da força
aplicada à uma determinada área através do gráfico tensão-deformação e suas devidas
propriedades como resiliência,módulo de elasticidade,ductiblidade, limite de escoamento,
limite de resistência à tração e o limite de ruptura
1 INTRODUÇÃO
Em um projeto de engenharia, seja ele de grande ou pequeno porte, é de suma
importância conhecer o comportamento do material empregado no projeto, isto é, suas
propriedades mecânicas, em diversas condições de uso. Essas condições de uso envolvem um
grande número de variáveis como a temperatura, tipo de carga aplicada e sua frequência de
aplicação, desgaste, deformabilidade, atmosfera corrosiva, dentre outros. As propriedades
mecânicas dos materiais são verificadas em experimentos em laboratórios, onde muitos
fatores devem ser considerados como a natureza da carga aplicada e a duração de sua
aplicação, assim como condições ambientes.
Os ensaios mecânicos podem ser classificados entre destrutivos e não destrutivos1.
Ensaios destrutivos são aqueles que deixam algum sinal na peça ou corpo de prova submetido
ao ensaio, mesmo que estes não fiquem inutilizados. Os ensaios destrutivos são de tração,
compressão, cisalhamento, dobramento, flexão, embutimento, torção, dureza, fluência, fadiga,
impacto.1 Ensaios não destrutivos são aqueles que após sua realização não deixam nenhuma
marca ou sinal e, por consequência, nunca inutilizam a peça ou corpo de prova. Por essa
razão, podem ser usados para detectar falhas em produtos acabados e semi-acabados. Os
ensaios não destrutivos são visual, liquido penetrante, partículas magnéticas, ultra-som e
radiografia industrial.1 Como nesse trabalho foram realizados os ensaios de tração e dureza,
será dado maior enfoque nos mesmos.

1.1 Ensaios de tração
Um dos ensaios mecânicos de tensão-deformação mais usados é executado sobre carga
de tração. Devido à sua simplicidade e ao grande número de informações que pode ser obtido
do ensaio de tração uniaxial dos metais, este ensaio é amplamente utilizado e existem muitas
normas técnicas que o regulamentam. O ensaio de tração consiste na aplicação gradativa de
carga de tração uniaxial nas extremidades de um corpo de prova especificado2. O ensaio de
tração pode ser usado para averiguar diversas propriedades mecânicas que são importantes
para projetos. No ensaio, uma amostra é deformada, geralmente até a fratura por uma carga de
tração que é aumentada gradativamente e que é aplicada uniaxialmente ao longo do eixo
maior de um corpo de prova2. Normalmente a seção transversal do corpo de prova é circular
mas corpos de prova com seção retangular são usados.As máquinas de ensaios de tração são
projetadas para alongar o corpo-de-prova a uma taxa constante,ao mesmo tempo que mede
simultaneamente a carga que está sendo aplicada e seus alongamentos. Os resultados de um
ensaio de tração são registrados em um computador. O ensaio de tração fornece a curva
tensão-deformação que é uma descrição gráfica do comportamento de deformação de um
material sob carga de tração uniaxial. A curva é obtida no chamado ensaio de tração3. Para
materiais metálicos existem dois formatos típicos de curvas: as curvas para os metais dúcteis e
as curvas para os metais frágeis. Um material dúctil é aquele que pode ser alongado,
flexionado ou torcido, sem se romper e um material frágil rompe-se facilmente, ainda na fase
elástica. Através da curva podemos descobrir a tensão de engenharia, a deformação de
engenharia, o comportamento elástico e plástico do material, a resiliência e a tenacidade.
A tensão de engenharia é dada dividindo-se a carga aplicada P pela área transversal
inicial do corpo-de-prova. A deformação de engenharia é dada dividindo-se a variação no
comprimento de referência pelo comprimento inicial L0 4. A porcentagem de alongamento é a
deformação de ruptura do corpo-de-prova expressa como porcentagem é dada dividindo a
diferença entre o comprimento na ruptura e o comprimento inicial pelo comprimento inicial4.
A porcentagem de área é outra maneira de especificar a ductibilidade e é definida pela
diferença entre a área na ruptura menos a área inicial dividida pela área inicial. A lei de
Hooke irá mostrar a relação da tensão de engenharia com a deformação de engenharia onde a
tensão é igual ao módulo de elasticidade (também chamado módulo de Young) vezes a
deformação4. Quando a tensão atinge o limite de proporcionalidade, a densidade de energia de
deformação é denominada módulo de resiliência que é dado pela tensão vezes a deformação
dividido por 2. Por fim o módulo de tenacidade é calculado pela área do diagrama tensãodeformação4.

Figura 1:Gráfico tensão x deformação
O gráfico acima representa a tensão x deformação de um material qualquer e
através do mesmo podemos perceber que os materiais apresentam um comportamento
elástico(região elástica) e um comportamento plástico(escoamento,endurecimento por
deformação,estricção). As deformações elásticas não são permanentes, ou seja, quando a
carga é removida, o corpo retorna ao seu formato original, porém acima de uma certa tensão,
os materiais começam a se deformar plasticamente, ou seja, ocorrem deformações
permanentes. O ponto no qual estas deformações permanentes começam a se tornar
significativas é chamado de limite de escoamento. A magnitude do limite de escoamento é a
medida da resistência de um material à deformação plástica e pode variar muito, como por
exemplo, entre 35 MPa para uma liga de alumínio de baixa resistência até 1400 MPa para um
aço de alta resistência.
Para metais que possuem transição gradual do regime elástico para o plástico, as
deformações plásticas se iniciam no ponto no qual a curva tensão-deformação deixa de ser
linear, sendo este ponto chamado de limite de proporcionalidade. Durante a deformação
plástica, a tensão necessária para continuar a deformar um metal aumenta até um ponto
máximo, chamado de limite de resistência à tração, no qual a tensão é o máximo na curva
tensão-deformação de engenharia onde isto corresponde à maior tensão que o material pode
resistir; se esta tensão for aplicada e mantida, o resultado será a fratura. No entanto, após este
ponto, começa a se formar uma estricção, na qual toda a deformação subsequente está
confinada e, é nesta região que ocorrerá ruptura. A tensão que corresponde à fratura é
chamada de limite de ruptura.
3 MATERIAIS

a)máquina de ensaio universal EMIC Linha DL-Tração
b)vergalhão Gerdal CA 50, com diâmetro de 8 mm e comprimento de 385 mm
(amostra)
4 METODOLOGIA

A amostra foi fixada na máquina de ensaio universal para o ensaio de tração e
após o funcionamento da máquina a amostra vai sendo tracionada gradativamente a uma
determinada taxa e as forças exercidas e suas respectivas deformações estarão sendo
fornecidas em um computador. Espera-se uma estricção da amostra e por fim o rompimento
da mesma, fornecendo então o gráfico com todos os valores tensão-deformação para o ensaio
realizado.
5 RESULTADOS E DISCUSSÕES
Grafico 1 – gráfico tensão x deformação

Após a realização dos ensaios de tração e com as informações das tensões e
deformações tornou-se possível a construção do Gráfico 1 , que fornece os valores de limite
de escoamento, limite de resistência à tração e limite de ruptura cujos valores são de 636
MPa, 812MPa e 682 MPa respectivamente .
Com o valor do limite de escoamento e da deformação que foi ocorrida neste
ponto é possível obter o módulo de elasticidade, que é calculado pela divisão do limite de
escoamento pela deformação, obtendo-se o valor de 31,8 GPa, isso quer dizer que o material
apresenta uma dureza significativa.
A partir do gráfico 1 conclui-se que o material possui uma ductilidade de 14,15%
este valor caracteriza esse material como pouco dúctil. Os cálculos para determinação
ductilidade em função do alongamento percentual estão expostos abaixo:
Alongamento percentual = ((lf-lo)/lo) x100

(1)

=((54.4775/385))x100
=14.15%
Conclui-se também que a resiliência (U) do material é de 6.36MPa através dos cálculos
abaixo :

U= ½ x(tensão de escoamento)x(deformação de escoamento)
U = ½ x 636 x 0.02
U = 6,36MPa
Pode-se notar que a tenacidade representa toda a área do gráfico.

(2)
6 CONCLUSÃO
Através dos resultados obtidos no gráfico tensão-deformação, conclui-se que:
a )O valor de 14.15% de ductilidade demonstra que o material é pouco dúctil
(comparando-se com valores da literatura)
b)O valor de 6,36 MPa de resiliência representa uma dureza significativa ao aço
(comparando-se com valores da literatura)
c)A tenacidade representa toda a área do gráfico tensão-deformação, mas como o
material apresenta uma pequena ductilidade conclui-se que o mesmo também
apresenta pouca tenacidade
d)O valor de 31,8 GPa para o modulo de elasticidade reforça o fato mostrado
acima de que o material analisado apresenta um valor de dureza significativo, mas
comparando os valores dos aços na literatura percebe-se que esse valor é baixo
Os valores do limite de escoamento, limite de resistência à tração e o limite de
ruptura reforçam as características do material, analisado, citadas acima
7 REFERÊNCIAS
1

Disponível

em:

<http://blogdoprofessorcarlao.blogspot.com.br/2010/09/engenharia-de-

materiais-ensaios.html>. Acesso em: 08 dez. 2012.
2

Callister, William D - Fundamentos da Ciência e Engenharia de Materiais - 7ª

Edição - 2006
3

Disponível

<http://www.cimm.com.br/portal/noticia/material_didatico/6537#.UMaALeTAfIc>
em: 10 dez. 2012
4

HIBBELER, R.C. Engenharia Mecânica - Vol. Dinâmica.Rio de Janeiro: LTC.

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Relatorio

  • 1. UNIVERSIDADE FEDERAL DO CEARÁ DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA DE MATERIAIS CURSO DE ENGENHARIA DE MATERIAIS CÍCERO RENAN PINHEIRO BEZERRA BORGES PAULO MENDEL FERNANDES RAFAEL BANDEIRA CORREIA MENDONÇA TRAÇÃO JUAZEIRO DO NORTE 2012
  • 2. SUMÁRIO 1 INTRODUÇÃO .........................................................................................................2 1.1 Ensaios de tração 2 OBJETIVOS...............................................................................................................4 3 MATERIAIS ..............................................................................................................5 4 MÉTODOLOGIA......................................................................................................6 5 RESULTADOS E DISCUSSÕES..............................................................................7 6 CONCLUSÃO............................................................................................................8 7 REFERÊNCIAS.........................................................................................................9
  • 3. OBJETIVOS A realização dos teste de tração tem como objetivo verificar a relação da força aplicada à uma determinada área através do gráfico tensão-deformação e suas devidas propriedades como resiliência,módulo de elasticidade,ductiblidade, limite de escoamento, limite de resistência à tração e o limite de ruptura
  • 4. 1 INTRODUÇÃO Em um projeto de engenharia, seja ele de grande ou pequeno porte, é de suma importância conhecer o comportamento do material empregado no projeto, isto é, suas propriedades mecânicas, em diversas condições de uso. Essas condições de uso envolvem um grande número de variáveis como a temperatura, tipo de carga aplicada e sua frequência de aplicação, desgaste, deformabilidade, atmosfera corrosiva, dentre outros. As propriedades mecânicas dos materiais são verificadas em experimentos em laboratórios, onde muitos fatores devem ser considerados como a natureza da carga aplicada e a duração de sua aplicação, assim como condições ambientes. Os ensaios mecânicos podem ser classificados entre destrutivos e não destrutivos1. Ensaios destrutivos são aqueles que deixam algum sinal na peça ou corpo de prova submetido ao ensaio, mesmo que estes não fiquem inutilizados. Os ensaios destrutivos são de tração, compressão, cisalhamento, dobramento, flexão, embutimento, torção, dureza, fluência, fadiga, impacto.1 Ensaios não destrutivos são aqueles que após sua realização não deixam nenhuma marca ou sinal e, por consequência, nunca inutilizam a peça ou corpo de prova. Por essa razão, podem ser usados para detectar falhas em produtos acabados e semi-acabados. Os ensaios não destrutivos são visual, liquido penetrante, partículas magnéticas, ultra-som e radiografia industrial.1 Como nesse trabalho foram realizados os ensaios de tração e dureza, será dado maior enfoque nos mesmos. 1.1 Ensaios de tração Um dos ensaios mecânicos de tensão-deformação mais usados é executado sobre carga de tração. Devido à sua simplicidade e ao grande número de informações que pode ser obtido do ensaio de tração uniaxial dos metais, este ensaio é amplamente utilizado e existem muitas normas técnicas que o regulamentam. O ensaio de tração consiste na aplicação gradativa de carga de tração uniaxial nas extremidades de um corpo de prova especificado2. O ensaio de tração pode ser usado para averiguar diversas propriedades mecânicas que são importantes para projetos. No ensaio, uma amostra é deformada, geralmente até a fratura por uma carga de tração que é aumentada gradativamente e que é aplicada uniaxialmente ao longo do eixo maior de um corpo de prova2. Normalmente a seção transversal do corpo de prova é circular mas corpos de prova com seção retangular são usados.As máquinas de ensaios de tração são projetadas para alongar o corpo-de-prova a uma taxa constante,ao mesmo tempo que mede
  • 5. simultaneamente a carga que está sendo aplicada e seus alongamentos. Os resultados de um ensaio de tração são registrados em um computador. O ensaio de tração fornece a curva tensão-deformação que é uma descrição gráfica do comportamento de deformação de um material sob carga de tração uniaxial. A curva é obtida no chamado ensaio de tração3. Para materiais metálicos existem dois formatos típicos de curvas: as curvas para os metais dúcteis e as curvas para os metais frágeis. Um material dúctil é aquele que pode ser alongado, flexionado ou torcido, sem se romper e um material frágil rompe-se facilmente, ainda na fase elástica. Através da curva podemos descobrir a tensão de engenharia, a deformação de engenharia, o comportamento elástico e plástico do material, a resiliência e a tenacidade. A tensão de engenharia é dada dividindo-se a carga aplicada P pela área transversal inicial do corpo-de-prova. A deformação de engenharia é dada dividindo-se a variação no comprimento de referência pelo comprimento inicial L0 4. A porcentagem de alongamento é a deformação de ruptura do corpo-de-prova expressa como porcentagem é dada dividindo a diferença entre o comprimento na ruptura e o comprimento inicial pelo comprimento inicial4. A porcentagem de área é outra maneira de especificar a ductibilidade e é definida pela diferença entre a área na ruptura menos a área inicial dividida pela área inicial. A lei de Hooke irá mostrar a relação da tensão de engenharia com a deformação de engenharia onde a tensão é igual ao módulo de elasticidade (também chamado módulo de Young) vezes a deformação4. Quando a tensão atinge o limite de proporcionalidade, a densidade de energia de deformação é denominada módulo de resiliência que é dado pela tensão vezes a deformação dividido por 2. Por fim o módulo de tenacidade é calculado pela área do diagrama tensãodeformação4. Figura 1:Gráfico tensão x deformação
  • 6. O gráfico acima representa a tensão x deformação de um material qualquer e através do mesmo podemos perceber que os materiais apresentam um comportamento elástico(região elástica) e um comportamento plástico(escoamento,endurecimento por deformação,estricção). As deformações elásticas não são permanentes, ou seja, quando a carga é removida, o corpo retorna ao seu formato original, porém acima de uma certa tensão, os materiais começam a se deformar plasticamente, ou seja, ocorrem deformações permanentes. O ponto no qual estas deformações permanentes começam a se tornar significativas é chamado de limite de escoamento. A magnitude do limite de escoamento é a medida da resistência de um material à deformação plástica e pode variar muito, como por exemplo, entre 35 MPa para uma liga de alumínio de baixa resistência até 1400 MPa para um aço de alta resistência. Para metais que possuem transição gradual do regime elástico para o plástico, as deformações plásticas se iniciam no ponto no qual a curva tensão-deformação deixa de ser linear, sendo este ponto chamado de limite de proporcionalidade. Durante a deformação plástica, a tensão necessária para continuar a deformar um metal aumenta até um ponto máximo, chamado de limite de resistência à tração, no qual a tensão é o máximo na curva tensão-deformação de engenharia onde isto corresponde à maior tensão que o material pode resistir; se esta tensão for aplicada e mantida, o resultado será a fratura. No entanto, após este ponto, começa a se formar uma estricção, na qual toda a deformação subsequente está confinada e, é nesta região que ocorrerá ruptura. A tensão que corresponde à fratura é chamada de limite de ruptura.
  • 7. 3 MATERIAIS a)máquina de ensaio universal EMIC Linha DL-Tração b)vergalhão Gerdal CA 50, com diâmetro de 8 mm e comprimento de 385 mm (amostra)
  • 8. 4 METODOLOGIA A amostra foi fixada na máquina de ensaio universal para o ensaio de tração e após o funcionamento da máquina a amostra vai sendo tracionada gradativamente a uma determinada taxa e as forças exercidas e suas respectivas deformações estarão sendo fornecidas em um computador. Espera-se uma estricção da amostra e por fim o rompimento da mesma, fornecendo então o gráfico com todos os valores tensão-deformação para o ensaio realizado.
  • 9. 5 RESULTADOS E DISCUSSÕES Grafico 1 – gráfico tensão x deformação Após a realização dos ensaios de tração e com as informações das tensões e deformações tornou-se possível a construção do Gráfico 1 , que fornece os valores de limite de escoamento, limite de resistência à tração e limite de ruptura cujos valores são de 636 MPa, 812MPa e 682 MPa respectivamente . Com o valor do limite de escoamento e da deformação que foi ocorrida neste ponto é possível obter o módulo de elasticidade, que é calculado pela divisão do limite de
  • 10. escoamento pela deformação, obtendo-se o valor de 31,8 GPa, isso quer dizer que o material apresenta uma dureza significativa. A partir do gráfico 1 conclui-se que o material possui uma ductilidade de 14,15% este valor caracteriza esse material como pouco dúctil. Os cálculos para determinação ductilidade em função do alongamento percentual estão expostos abaixo: Alongamento percentual = ((lf-lo)/lo) x100 (1) =((54.4775/385))x100 =14.15% Conclui-se também que a resiliência (U) do material é de 6.36MPa através dos cálculos abaixo : U= ½ x(tensão de escoamento)x(deformação de escoamento) U = ½ x 636 x 0.02 U = 6,36MPa Pode-se notar que a tenacidade representa toda a área do gráfico. (2)
  • 11. 6 CONCLUSÃO Através dos resultados obtidos no gráfico tensão-deformação, conclui-se que: a )O valor de 14.15% de ductilidade demonstra que o material é pouco dúctil (comparando-se com valores da literatura) b)O valor de 6,36 MPa de resiliência representa uma dureza significativa ao aço (comparando-se com valores da literatura) c)A tenacidade representa toda a área do gráfico tensão-deformação, mas como o material apresenta uma pequena ductilidade conclui-se que o mesmo também apresenta pouca tenacidade d)O valor de 31,8 GPa para o modulo de elasticidade reforça o fato mostrado acima de que o material analisado apresenta um valor de dureza significativo, mas comparando os valores dos aços na literatura percebe-se que esse valor é baixo Os valores do limite de escoamento, limite de resistência à tração e o limite de ruptura reforçam as características do material, analisado, citadas acima
  • 12. 7 REFERÊNCIAS 1 Disponível em: <http://blogdoprofessorcarlao.blogspot.com.br/2010/09/engenharia-de- materiais-ensaios.html>. Acesso em: 08 dez. 2012. 2 Callister, William D - Fundamentos da Ciência e Engenharia de Materiais - 7ª Edição - 2006 3 Disponível <http://www.cimm.com.br/portal/noticia/material_didatico/6537#.UMaALeTAfIc> em: 10 dez. 2012 4 HIBBELER, R.C. Engenharia Mecânica - Vol. Dinâmica.Rio de Janeiro: LTC. em Acesso