O documento aborda ensaios mecânicos de materiais, incluindo ensaios de torção, flexão e impacto, destacando suas metodologias e aplicações. O ensaio de torção mede a resistência e ductilidade dos materiais sob carga rotativa, enquanto o ensaio de flexão é utilizado para analisar efeitos combinados de tração e compressão em componentes acabados. O conteúdo também descreve a importância de diferentes ensaios para entender a performance de materiais em várias condições operacionais.

1. MEDIAÇÃO SÍNCRONA
Começaremos em instantes!

2. Iran da Silva Aragão Filho - Me
AULA 4
ENSAIO DOS MATERIAIS

3. UNIDADE 2:
 Tema 3 – Ensaio de torção
 Tema 4 – Ensaio de flexão

4. Unidade 3:
Ensaios de Dureza,
Impacto, Fadiga e
Fluência

5. UNIDADE 3:
 Tema 1 – Ensaio de impacto

6. UD2 – Tema 3: Ensaio de Torção
Ensaio realizado afim de determinar a curva de escoamento
plástico dos materiais, impondo taxas de deformação e
temperatura similares as utilizadas em serviço.
Assim, é possível medir a resistência e a ductilidade dos
materiais em diferentes condições de operação e avaliar o
papel dos mecanismos de encruamento na evolução
microestrutural.

7. Ensaio de Torção
O ensaio de torção consiste na aplicação de carga
rotativa em um corpo de prova geralmente de geometria
cilíndrica. Mede-se o ângulo de torção como função do
momento torsor aplicado.

8. Ensaio de Torção

9. Ensaio de Torção
Para quê precisamos de outros ensaios mecânicos
além do ensaio de tração?
Muitas vezes é necessário analisar o comportamento
de peças acabadas;
Observar fenômenos que não aparecem no ensaio de
tração, como propriedades relacionadas ao
cisalhamento.

10. Para quê precisamos de outros ensaios mecânicos
além do ensaio de tração?
• Muitas vezes é necessário analisar o comportamento
de peças acabadas;
• Observar fenômenos que não aparecem no ensaio
de tração, como propriedades relacionadas ao
cisalhamento.
Ensaio de Torção

11. O ensaio de torção permite caracterizar propriedades
relacionadas ao tipo de fratura por torção, que estão
relacionadas ao cisalhamento..
Aplicações de momentos torçores (torques), que giram
o corpo ao redor de seu eixo. Gera esforços de
cisalhamento com distorção (variação de ângulo) de
pequenas porções de material, desenvolvendo um
perfil de tensões ao longo da seção transversal.
Ensaio de Torção

12. O ensaio de torção permite caracterizar propriedades
relacionadas ao tipo de fratura por torção, que estão
relacionadas ao cisalhamento.
Aplicações de momentos torçores (torques), que giram
o corpo ao redor de seu eixo. Gera esforços de
cisalhamento com distorção (variação de ângulo) de
pequenas porções de material, desenvolvendo um
perfil de tensões ao longo da seção transversal.
Ensaio de Torção

13. Ensaio de Torção

14. Ensaio de Torção
As tensões relacionadas à aplicação do torque
são maiores nas bordas da seção transversal,
enquanto que no centro a tensão é igual a zero.

15. Ensaio de Torção
Para que seja aplicado sobre o corpo uma torção, deve ser gerada
uma força denominada Momento fletor. Resultante de uma força
aplicada a um braço de alavanca atuando em um corpo.

16. Ensaio de Torção
Para que seja aplicado sobre o corpo uma torção, deve ser gerada
uma força denominada Momento fletor. Resultante de uma força
aplicada a um braço de alavanca atuando em um corpo.

17. Aplicações:
Ensaios de peças sujeitas a carga de torção como eixos de carro, eixos
de turbinas, qualquer tipo de eixo que faça transferência de potência e
molas. As molas quando sujeitas à tração ou compressão geram esforços
de torção.
Caracterização de comportamento plástico, em diversas temperaturas
(não ocorre estricção, maior controle da velocidade do ensaio). Alguns
materiais frágeis apresentam um maior comportamento plástico durante o
ensaio de torção do que no ensaio de tração.
Ensaio de Torção

18. Corpo de prova (CP):
 Cilíndricos;
 Tubulares (parede relativamente fina): permite uma
análise da passagem do regime elástico para o
regime plástico
 Testes de seções acabadas
Normas vão estabelecer as relações do corpo de
prova, a fim de padronizar e dar repetibilidade aos
resultados obtidos.
Ensaio de Torção

19. Ensaio:
 CP montado entre garras fixa e móvel;
 Carregamento de torque aplicado na garra móvel da
máquina de ensaios;
 Medição do torque aplicado e do ângulo de torção da
seção transversal móvel durante o ensaio.
Ensaio de Torção

20. Ensaio de Torção
CP cilíndrico com cabeça
de seção quadrada, raio
de arredondamento na
ligação da parte útil com
a cabeça do CP.

21. Ensaio de Torção

22. Ensaio de Torção

23. Ensaio de Torção
Resultados obtidos no ensaio:
Curva Torque x Ângulo de torção
Gráfico do ferro fundido que é um
material essencialmente frágil.
Teria uma fratura com pouca
deformação plástica e se romperia
logo após a fase elástica. No
ensaio de torção possui uma
maior deformação plástica.

24. Ensaio de Torção
Resultados obtidos no ensaio:
Curva Torque x Ângulo de torção
Gráfico do ferro fundido que é um
material essencialmente frágil.
Teria uma fratura com pouca
deformação plástica e se romperia
logo após a fase elástica. No
ensaio de torção possui uma
maior deformação plástica.

25. Ensaio de Torção
Resultados obtidos no ensaio:

26. Ensaio de Torção
Tensão limite de resistência em
cisalhamento (u): máxima tensão
durante o ensaio.
Tensão de ruptura (rup): tensão onde
ocorre a ruptura
Resiliência: é a energia absorvida pelo
material dentro da faixa elástica;
Tenacidade: é a energia absorvida
pelo material do começo do ensaio até
a fratura.

27. Ensaio de Torção
Tensão limite de resistência em
cisalhamento (u): máxima tensão
durante o ensaio.
Tensão de ruptura (rup): tensão onde
ocorre a ruptura
Resiliência: é a energia absorvida pelo
material dentro da faixa elástica;
Tenacidade: é a energia absorvida
pelo material do começo do ensaio até
a fratura.

28. Ensaio de Torção
Tensão limite de resistência em
cisalhamento (u): máxima tensão
durante o ensaio.
Tensão de ruptura (rup): tensão onde
ocorre a ruptura
Resiliência: é a energia absorvida pelo
material dentro da faixa elástica;
Tenacidade: é a energia absorvida
pelo material do começo do ensaio até
a fratura.

29. Ensaio de Torção
Tensão limite de resistência em
cisalhamento (u): máxima tensão
durante o ensaio.
Tensão de ruptura (rup): tensão onde
ocorre a ruptura
Resiliência: é a energia absorvida pelo
material dentro da faixa elástica;
Tenacidade: é a energia absorvida
pelo material do começo do ensaio até
a fratura.

30. Fratura em torção:
• Materiais dúcteis falham no plano de máxima tensão
de cisalhamento, perpendicular ao eixo;
• Materiais frágeis falham no plano de máxima tensão
normal, em hélice.
Ensaio de Torção

31. Ensaio de Torção
(a) Barra sólida de material dúctil: falha no
plano de máxima tensão de cisalhamento,
perpendicular ao eixo (seção transversal);
(b) Barra sólida de material frágil: falha no
plano de máxima tensão normal, fratura
helicoidal (45°).
(c) Amostra tubular de material dúctil de
parede fina: ocorre a falha por flambagem
do material.
(d) Amostra tubular de material dúctil de
parede mais espessa: antes da falha
ocorre uma pequena diminuição da seção
transversal onde vai acontecer a fratura.

32. Vantagens:
 Ausência de estricção: grandes deformações até
ruptura;
 Evidencia comportamento plástico mesmo em
materiais frágeis, como ferro fundido.
 Controle preciso da velocidade de ensaio
Ensaio de Torção

33. Desvantagens
 Escoamento menos claro do que em tração. Mais visível em cilindros
sólidos, por que a tensão é máxima na parede externa.
 Necessidade de máquinas ou equipamentos específicos.
Ensaio de Torção

34. UD2 – Tema 4: Ensaio de Flexão

35. UD2 – Tema 4: Ensaio de Flexão
Possibilidade de ensaiar peças acabadas.
É um ensaio com modos de solicitação diferentes do
ensaio de tração/compressão

36. Ensaio de Flexão
Um ensaio onde aparecem efeitos
combinados de tração, compressão e
cisalhamento.
A parte de cima sofre compressão e
a parte de baixo sofre tração.

37. Ensaio de Flexão
Um ensaio onde aparecem efeitos
combinados de tração, compressão e
cisalhamento.
A parte de cima sofre compressão e
a parte de baixo sofre tração.

38. Aplicações do ensaio de flexão:
• Ensaio de materiais frágeis ou muito duros
permitindo a análise de informações que não são
possíveis no ensaio de tração;
• Ensaios de componentes acabados que serão
submetidos a tensões de flexão (ex.: vigas).
• Ensaios com condições de carregamento realistas;
Ensaio de Flexão

39. Ensaio de Flexão

40. Corpos de prova:
 Cilíndricos;
 Prismáticos (seção transversal retangular);
 Teste de seções acabadas.
Ensaio de Flexão

41. Desvantagem do ensaio de flexão:
• Estados de tensão complexos dificultam a
caracterização completa do comportamento.
Ensaio de Flexão

42. Arranjo do ensaio:
 Corpos de prova montados sobre apoios;
 Carregamento aplicados por cilindros ou lâminas
conectadas à travessa móvel da máquina de
ensaios.
Ensaio de Flexão

43. Ensaio de Flexão

44. Ensaio de Flexão
Ensaio de flexão de 3 pontos:
 Aplicação de carga
central com um único
cilindro ou lâmina;
 Distribuição triangular de
momentos internos com o
momento máximo sob o
ponto de aplicação da
força.

45. Ensaio de Flexão
Ensaio de flexão de 4 pontos:
 Aplicação de carga com dois
cilindros ou lâminas
equidistantes do centro do
CP;
 Região entre pontos de
aplicação de carga tem
momento máximo constante
ao longo do CP.

46. Ensaio de Flexão

47. Ensaio de Flexão

48. Resultados obtidos no ensaio de flexão:
 Limite de resistência à flexão;
 Limite de ruptura à flexão;
 Módulo de resiliência;
 Módulo de tenacidade.
Ensaio de Flexão

49. UD3 – Tema 1: Ensaio de Impacto

50. Ensaio de Impacto
Ensaio baseado no impacto de um pêndulo contra um
corpo de prova (entalhado ou não).

51. Ensaio de Impacto

52. Ensaio de Impacto
No ensaio Charpy o entalhe
está na face oposta à superfície
de impacto. No ensaio Izod o
impacto é feito na mesma face
do entalhe. O corpo de prova
tem uma extremidade
engastada e outra livre

53. Ensaio de Impacto

54. Ensaio de Impacto

55. Ensaio de Impacto

56. Ensaio de Impacto

57. Ensaio de Impacto

58. Ensaio de Impacto

59. Energia potencial inicial do pêndulo:
• Ep0 = m.g.H
Energia potencial final do pêndulo:
• Epf = m.g.h
Energia absorvida no impacto:
• K = m.g.(H – h)
Ensaio de Impacto

60. A energia de impacto medida depende de alguns fatores:
 Material
 Comportamento de impacto é fortemente dependente da
temperatura
 Velocidade de impacto do pêndulo
 Tamanho e formato da seção transversal do corpo de prova
 Formato do entalhe
Ensaio de Impacto

61. Ensaio de Impacto

62. UNIDADE 3:
• Tema 2: Ensaios de
Dureza
• Tema 3: Ensaios de
Fadiga
• Tema 4: Ensaios de
Fluência