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ENGENHARIA DE PRODUÇÃO
RESISTÊNCIA DOS MATERIAIS I
LEISA GOMES
MARCELO SILVA VITOR AMARAL
RELATÓRIO TESTE DE TRAÇÃO
Itaperuna
2013
LEISA GOMES
MARCELO SILVA VITOR AMARAL
RELATÓRIO TESTE DE TRAÇÃO
Trabalho apresentado á Disciplina
de Resistência dos Materiais I,
como parte dos critérios de
avaliação para aprovação.
Professora: M.Sc. Muriel B. de
Oliveira
Itaperuna
2013
RESUMO
O presente trabalho visa apresentar um ensaio de tração realizado no
laboratório de engenharia da Faculdade. Neste ensaio foi possível registrar o
comportamento de um corpo de prova durante a aplicação de forças de tração
sobre o mesmo, com isso é possível determinar e dimensionar o material a ser
utilizado em diversas situações em obras de engenharia.
1.1. INTRODUÇÃO:
ENSAIO DE TRAÇÃO
O ensaio de tração é essencial para se conhecer as propriedades
mecânicas de um material, pois é o ensaio que leva uma amostra do material
em questão até o limite, sendo possível tirar várias conclusões do experimento.
Deste ensaio, é possível obter informações que dizem respeito à dureza,
ductilidade e resistência do material à tração. Pode-se obter o módulo de
resiliência, o módulo de elasticidade, a tensão de ruptura, a tensão máxima
suportada, a curva de deformação elástica, a curva de deformação plástica, a
tensão de ruptura, a tenacidade e a tensão de escoamento.
Com todas estas informações pode-se analisar o material com relação à
sua fragilidade quando submetido a condições extremas, podendo ser
observado seu comportamento nas diferentes situações. Outra aplicação do
ensaio de tração é com relação a soldas, podendo analisar se esta foi feita
corretamente ou se haverá rupturas quando submetida à condições extremas.
Os cálculos utilizando as informações citadas acima são baseados em
dois tipos de ensaios de tração, que serão abordados a seguir: ensaio de tração
convencional (que fornece a tensão de ruptura da engenharia) e ensaio de tração
real (que fornece a tensão de ruptura real).
Desenho esquemático da máquina de ensaio
Materiais e Métodos de Ensaio de tração:
O ensaio de tração convencional consiste em submeter uma amostra de
certo material à tensão até que a mesma se rompa. Primeiramente a amostra é
confeccionada para que possa ser inserida de forma correta no suporte da
máquina de tração, podendo ter a forma cilíndrica ou de uma chapa. No caso de
ser cilíndrico, o corpo de prova é rosqueado ao suporte para não haver
escorregamento, evitando incorreções nos resultados finais. Além disso, a
medição do corpo de prova deverá ser feita com um paquímetro e, no caso da
amostra cilíndrica, deve-se realizar mais de uma medida afim de minimizar os
erros de medida. Os pontos de medição costumam estar marcados nas amostras
e geralmente são nas extremidades e no centro do corpo de prova.
A máquina utilizada no ensaio de tração é hidráulica - nas máquinas mais
recentes os resultados saem prontamente no computador, inclusive os cálculos
possíveis de serem realizados – e a curva tensão x deformação sai direto por
uma caneta e um rolo de papel acoplado à máquina que varia conforme se varia
a tração, para que possam ser realizados cálculos posteriormente ao
experimento. A parte de baixo é fixa, enquanto que a parte de cima é móvel. É
possível notar também duas válvulas: uma delas é a válvula de segurança;
enquanto que a outra permite regular a pressão de óleo, influenciando na
velocidade média do ensaio. Esta máquina (Maquina de Tração Universal)
também possibilita que sejam realizados ensaios de flexão, compressão,
dobramento e cisalhamento.
Para iniciar o ensaio de tração, a máquina deverá estar devidamente
regulada e com a pressão hidráulica correta, para não haver erros de medidas.
A regulagem é feita movimentando a válvula – ao fechar a válvula, o
compartimento de óleo abre e ao abrir a válvula o compartimento de óleo se
fecha – sendo esta regulagem importante para realizar o experimento na
velocidade certa, evitando a ocorrência de erros e preservando a máquina (no
caso deste ensaio a velocidade foi de 1,4 kgf de óleo/ mm2/segundo). Se ocorrer
da luz que fica perto das válvulas piscar, significa que ocorreu um problema
hidráulico e a máquina necessita de manutenção.
O experimento completo costuma levar de 15 a 20 minutos, variando de
cada máquina o tempo para se regular a pressão (carga) utilizada. A carga varia
de 0 kgf até 8000 kgf (com precisão de 20kgf), sendo esta a escala 1 – há outras
duas escalas: a escala 2 que vai de 0 kgf até 20000 kgf (com precisão de 80kg);
a escala 3 que vai de 0 kgf até 40000 kgf (com precisão de 100 kgf) - a qual está
indicada, juntamente com as outras escalas, em um grande manômetro
localizado na parte frontal superior da máquina.
Neste manômetro há dois ponteiros: o ponteiro da frente marca a carga
máxima e não se movimenta sozinho; o ponteiro de trás marca a carga
momentânea, e empurra o ponteiro da frente. No início do processo pode-se
notar que os ponteiros variam a taxas relativamente grandes. Porém, quando a
variação do ponteiro começa a ser menor é sinal de que a amostra está
passando da deformação elástica para a deformação plástica. Após atingir a
carga máxima, o ponteiro de trás começa a retornar vagarosamente, até que
ocorra a ruptura. O ponteiro da frente fica estático na carga máxima, para facilitar
a anotação dos dados. No momento da ruptura o ponteiro de trás pára para que
o resultado seja anotado e em seguida este deve voltar à origem, juntamente
com o ponteiro da frente.
Com a amostra devidamente colocada no suporte, inicia-se o ensaio, com
as cargas sendo anotadas para que seja feita uma tabela após o ensaio de
tração e os valores estejam de acordo com os valores obtidos no gráfico. A
amostra deve ter seu comprimento e seu diâmetro – este último três vezes -
medidos (com paquímetro) e anotados antes e após o experimento, para efeito
de comparação. Após a ruptura da amostra, retira-se o gráfico obtido diretamente
pela utilização da máquina e podem ser realizados os cálculos visando obter
informações e tirar conclusões com relação ao material em questão. Importante
lembrar que, no ensaio de tração convencional, a área utilizada nos cálculos é a
área inicial e a não a área real (que sofreu estricção e, portanto, é menor).
No caso do ensaio de tração real o procedimento é praticamente o mesmo
com diferenças em relação à medição do diâmetro - que deve ser feita medindo-
se periodicamente, de acordo com cargas pré-determinadas (durante as
medições, o ensaio é pausado), sendo que no ensaio em questão foram
realizadas 4 pausas e 5 medições (a última pausa foi quando houve a ruptura).
Ao final do processo, a área utilizada para os cálculos deverá ser a área real
obtida ao fim do ensaio, possibilitando obter a tensão de ruptura real.
Fonte http://www.ebah.com.br/content/ABAAABv1QAC/relatorio-pmm-tracaofim
DESENVOLVIMENTO
Na aula de resistência dos materiais realizada no laboratório no dia
29/05/2013, pude acompanhar a realização de um ensaio de tração realizado
por uma máquina de tração, abaixo são apresentados os dados do ensaio:
Número do Ensaio: 00000061
Data da realização: 29/05/2013 segunda-feira
Identificação do ensaio: 02
Célula de carga: 10000 kgf
Velocidade de deslocamento: 5,00 mm/min
Temperatura: 25ºC
Trabalho realizado: Tração
Umidade relativa: 50%
Equipamento utilizado:
 Máquina de ensaio Kratos (TRCv61296-USB)
 Corpo de prova Cilíndrico
o Dados iniciais (antes do ensaio):
 Comprimento 0,03 m ou 30 mm
 Diâmetro 0,064 m ou 6,4 mm
o Dados finais (após o ensaio):
 Comprimento 0,0472 m ou 47.2 mm
 Diâmetro 0,029 m ou 2,9 mm
 Destrutivo? Sim
 Uso do extensômetro dispensado em função da finalidade do
ensaio.
 Microcomputador contendo o programa da máquina de ensaios.
Relatório emitido pelo equipamento após o ensaio
Com os dados obtidos durante o ensaio é possível calcular a tensão
máxima suportada pelo material durante o ensaio abaixo é apresentada a forma
de cálculo:
Primeiramente apresentamos a fórmula básica para cálculo. O
comprimento inicial (Lo) foi medido antes de se submeter o corpo de
prova ao ensaio. Portanto, para calcular o alongamento, resta saber qual
o comprimento final (Lf).
Como podemos ver no relatório o alongamento apresentado é de 5,7%
portanto substituindo os valores é possível constatar algebricamente que o valor
apresentado pela máquina está correto
A= 0,0472 – 0,03
0,03
A= 5,7%
Agora iremos calcular a estricção (redução de área) que também é uma medida da
ductilidade do material. É representada pela letra Z, e calculada pela seguinte fórmula:
Onde So é a área de seção transversal inicial e Sf a área de seção final.
Z= 2,83x10^-5 – 1,8x10^-5
2,83x10^-5
Z= 36%
Abaixo é realizado o cálculo da tensão máxima exercida sobre o material
Tx= P= 19.417,48 = 686,13 Mpa
A 2,83x10^-5
Foto 1.2: Início do Ensaio
Fonte: Foto tirada no laboratório durante a aula
Fonte: Foto Detalhe corpo de prova início do ensaio.tirada no laboratório durante a aula
Foto 1.3: Corpo de prova utilizado
Fonte:Foto tirada no laboratório durante a aula
Foto 1.3: Corpo de prova rompido após o ensaio
Fonte:Foto tirada no laboratório durante a aula
Conclusões
Do experimento foi possível perceber a importância de se realizar o ensaio com
calma, evitando a ocorrência de pequenos erros que poderiam vir a ter sérias
consequências futuramente. A interpretação correta dos gráficos também pode
fornecer as mesmas informações que as tabelas, sendo que em muitos casos
com maior rapidez e eficiência, se tornando atraente para as indústrias. É
imprescindível o cuidado a ser tomado com a manipulação dos dados, mesmo
após a realização do ensaio, no momento dos cálculos para que as informações
obtidas dos mesmos estejam corretas.
Referencial
-Aula 3 do professor Alfeu Saraiva Ramos, referente ao ensaio de tração
-Anotações feitas durante os laboratórios de Propriedades Mecânicas dos
Materiais
-Metallic Materials (Materiais Metalicos) – autoria: Ross, Robert B. – editora:
Latimer Trend & Co Ltd - Londres (Inglaterra), 1968 – páginas 1-7 e 396-400 e
432-452
http://www.fisica.ufs.br/CorpoDocente/egsantana/solido/din_rotacion/alargamie
nto/alargamiento.htm
CONCLUSÃO
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
Fonte http://www.ebah.com.br/content/ABAAABv1QAC/relatorio-pmm-tracaofim

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Trabalho completo teste de traçao em laboratorio

  • 1. ENGENHARIA DE PRODUÇÃO RESISTÊNCIA DOS MATERIAIS I LEISA GOMES MARCELO SILVA VITOR AMARAL RELATÓRIO TESTE DE TRAÇÃO Itaperuna 2013
  • 2. LEISA GOMES MARCELO SILVA VITOR AMARAL RELATÓRIO TESTE DE TRAÇÃO Trabalho apresentado á Disciplina de Resistência dos Materiais I, como parte dos critérios de avaliação para aprovação. Professora: M.Sc. Muriel B. de Oliveira Itaperuna 2013
  • 3. RESUMO O presente trabalho visa apresentar um ensaio de tração realizado no laboratório de engenharia da Faculdade. Neste ensaio foi possível registrar o comportamento de um corpo de prova durante a aplicação de forças de tração sobre o mesmo, com isso é possível determinar e dimensionar o material a ser utilizado em diversas situações em obras de engenharia.
  • 4. 1.1. INTRODUÇÃO: ENSAIO DE TRAÇÃO O ensaio de tração é essencial para se conhecer as propriedades mecânicas de um material, pois é o ensaio que leva uma amostra do material em questão até o limite, sendo possível tirar várias conclusões do experimento. Deste ensaio, é possível obter informações que dizem respeito à dureza, ductilidade e resistência do material à tração. Pode-se obter o módulo de resiliência, o módulo de elasticidade, a tensão de ruptura, a tensão máxima suportada, a curva de deformação elástica, a curva de deformação plástica, a tensão de ruptura, a tenacidade e a tensão de escoamento. Com todas estas informações pode-se analisar o material com relação à sua fragilidade quando submetido a condições extremas, podendo ser observado seu comportamento nas diferentes situações. Outra aplicação do ensaio de tração é com relação a soldas, podendo analisar se esta foi feita corretamente ou se haverá rupturas quando submetida à condições extremas. Os cálculos utilizando as informações citadas acima são baseados em dois tipos de ensaios de tração, que serão abordados a seguir: ensaio de tração convencional (que fornece a tensão de ruptura da engenharia) e ensaio de tração real (que fornece a tensão de ruptura real). Desenho esquemático da máquina de ensaio
  • 5. Materiais e Métodos de Ensaio de tração: O ensaio de tração convencional consiste em submeter uma amostra de certo material à tensão até que a mesma se rompa. Primeiramente a amostra é confeccionada para que possa ser inserida de forma correta no suporte da máquina de tração, podendo ter a forma cilíndrica ou de uma chapa. No caso de ser cilíndrico, o corpo de prova é rosqueado ao suporte para não haver escorregamento, evitando incorreções nos resultados finais. Além disso, a medição do corpo de prova deverá ser feita com um paquímetro e, no caso da amostra cilíndrica, deve-se realizar mais de uma medida afim de minimizar os erros de medida. Os pontos de medição costumam estar marcados nas amostras e geralmente são nas extremidades e no centro do corpo de prova. A máquina utilizada no ensaio de tração é hidráulica - nas máquinas mais recentes os resultados saem prontamente no computador, inclusive os cálculos possíveis de serem realizados – e a curva tensão x deformação sai direto por uma caneta e um rolo de papel acoplado à máquina que varia conforme se varia a tração, para que possam ser realizados cálculos posteriormente ao experimento. A parte de baixo é fixa, enquanto que a parte de cima é móvel. É possível notar também duas válvulas: uma delas é a válvula de segurança; enquanto que a outra permite regular a pressão de óleo, influenciando na velocidade média do ensaio. Esta máquina (Maquina de Tração Universal) também possibilita que sejam realizados ensaios de flexão, compressão, dobramento e cisalhamento. Para iniciar o ensaio de tração, a máquina deverá estar devidamente regulada e com a pressão hidráulica correta, para não haver erros de medidas. A regulagem é feita movimentando a válvula – ao fechar a válvula, o compartimento de óleo abre e ao abrir a válvula o compartimento de óleo se fecha – sendo esta regulagem importante para realizar o experimento na velocidade certa, evitando a ocorrência de erros e preservando a máquina (no caso deste ensaio a velocidade foi de 1,4 kgf de óleo/ mm2/segundo). Se ocorrer da luz que fica perto das válvulas piscar, significa que ocorreu um problema hidráulico e a máquina necessita de manutenção.
  • 6. O experimento completo costuma levar de 15 a 20 minutos, variando de cada máquina o tempo para se regular a pressão (carga) utilizada. A carga varia de 0 kgf até 8000 kgf (com precisão de 20kgf), sendo esta a escala 1 – há outras duas escalas: a escala 2 que vai de 0 kgf até 20000 kgf (com precisão de 80kg); a escala 3 que vai de 0 kgf até 40000 kgf (com precisão de 100 kgf) - a qual está indicada, juntamente com as outras escalas, em um grande manômetro localizado na parte frontal superior da máquina. Neste manômetro há dois ponteiros: o ponteiro da frente marca a carga máxima e não se movimenta sozinho; o ponteiro de trás marca a carga momentânea, e empurra o ponteiro da frente. No início do processo pode-se notar que os ponteiros variam a taxas relativamente grandes. Porém, quando a variação do ponteiro começa a ser menor é sinal de que a amostra está passando da deformação elástica para a deformação plástica. Após atingir a carga máxima, o ponteiro de trás começa a retornar vagarosamente, até que ocorra a ruptura. O ponteiro da frente fica estático na carga máxima, para facilitar a anotação dos dados. No momento da ruptura o ponteiro de trás pára para que o resultado seja anotado e em seguida este deve voltar à origem, juntamente com o ponteiro da frente. Com a amostra devidamente colocada no suporte, inicia-se o ensaio, com as cargas sendo anotadas para que seja feita uma tabela após o ensaio de tração e os valores estejam de acordo com os valores obtidos no gráfico. A amostra deve ter seu comprimento e seu diâmetro – este último três vezes - medidos (com paquímetro) e anotados antes e após o experimento, para efeito de comparação. Após a ruptura da amostra, retira-se o gráfico obtido diretamente pela utilização da máquina e podem ser realizados os cálculos visando obter informações e tirar conclusões com relação ao material em questão. Importante lembrar que, no ensaio de tração convencional, a área utilizada nos cálculos é a área inicial e a não a área real (que sofreu estricção e, portanto, é menor). No caso do ensaio de tração real o procedimento é praticamente o mesmo com diferenças em relação à medição do diâmetro - que deve ser feita medindo- se periodicamente, de acordo com cargas pré-determinadas (durante as medições, o ensaio é pausado), sendo que no ensaio em questão foram
  • 7. realizadas 4 pausas e 5 medições (a última pausa foi quando houve a ruptura). Ao final do processo, a área utilizada para os cálculos deverá ser a área real obtida ao fim do ensaio, possibilitando obter a tensão de ruptura real. Fonte http://www.ebah.com.br/content/ABAAABv1QAC/relatorio-pmm-tracaofim DESENVOLVIMENTO Na aula de resistência dos materiais realizada no laboratório no dia 29/05/2013, pude acompanhar a realização de um ensaio de tração realizado por uma máquina de tração, abaixo são apresentados os dados do ensaio: Número do Ensaio: 00000061 Data da realização: 29/05/2013 segunda-feira Identificação do ensaio: 02 Célula de carga: 10000 kgf Velocidade de deslocamento: 5,00 mm/min Temperatura: 25ºC Trabalho realizado: Tração Umidade relativa: 50%
  • 8. Equipamento utilizado:  Máquina de ensaio Kratos (TRCv61296-USB)  Corpo de prova Cilíndrico o Dados iniciais (antes do ensaio):  Comprimento 0,03 m ou 30 mm  Diâmetro 0,064 m ou 6,4 mm o Dados finais (após o ensaio):  Comprimento 0,0472 m ou 47.2 mm  Diâmetro 0,029 m ou 2,9 mm  Destrutivo? Sim  Uso do extensômetro dispensado em função da finalidade do ensaio.  Microcomputador contendo o programa da máquina de ensaios.
  • 9. Relatório emitido pelo equipamento após o ensaio
  • 10. Com os dados obtidos durante o ensaio é possível calcular a tensão máxima suportada pelo material durante o ensaio abaixo é apresentada a forma de cálculo: Primeiramente apresentamos a fórmula básica para cálculo. O comprimento inicial (Lo) foi medido antes de se submeter o corpo de prova ao ensaio. Portanto, para calcular o alongamento, resta saber qual o comprimento final (Lf). Como podemos ver no relatório o alongamento apresentado é de 5,7% portanto substituindo os valores é possível constatar algebricamente que o valor apresentado pela máquina está correto A= 0,0472 – 0,03 0,03 A= 5,7% Agora iremos calcular a estricção (redução de área) que também é uma medida da ductilidade do material. É representada pela letra Z, e calculada pela seguinte fórmula:
  • 11. Onde So é a área de seção transversal inicial e Sf a área de seção final. Z= 2,83x10^-5 – 1,8x10^-5 2,83x10^-5 Z= 36% Abaixo é realizado o cálculo da tensão máxima exercida sobre o material Tx= P= 19.417,48 = 686,13 Mpa A 2,83x10^-5 Foto 1.2: Início do Ensaio
  • 12. Fonte: Foto tirada no laboratório durante a aula
  • 13. Fonte: Foto Detalhe corpo de prova início do ensaio.tirada no laboratório durante a aula Foto 1.3: Corpo de prova utilizado
  • 14. Fonte:Foto tirada no laboratório durante a aula Foto 1.3: Corpo de prova rompido após o ensaio Fonte:Foto tirada no laboratório durante a aula
  • 15. Conclusões Do experimento foi possível perceber a importância de se realizar o ensaio com calma, evitando a ocorrência de pequenos erros que poderiam vir a ter sérias consequências futuramente. A interpretação correta dos gráficos também pode fornecer as mesmas informações que as tabelas, sendo que em muitos casos com maior rapidez e eficiência, se tornando atraente para as indústrias. É imprescindível o cuidado a ser tomado com a manipulação dos dados, mesmo após a realização do ensaio, no momento dos cálculos para que as informações obtidas dos mesmos estejam corretas. Referencial -Aula 3 do professor Alfeu Saraiva Ramos, referente ao ensaio de tração -Anotações feitas durante os laboratórios de Propriedades Mecânicas dos Materiais -Metallic Materials (Materiais Metalicos) – autoria: Ross, Robert B. – editora: Latimer Trend & Co Ltd - Londres (Inglaterra), 1968 – páginas 1-7 e 396-400 e 432-452 http://www.fisica.ufs.br/CorpoDocente/egsantana/solido/din_rotacion/alargamie nto/alargamiento.htm CONCLUSÃO