Baixe relatorio testes de tração e outras Notas de estudo em PDF para Engenharia de Materiais, somente na Docsity!
UNIVERDIDADE FEDERAL DE SANTA CATARINA
BRUNO MIGUEL CORRÊA
ENSAIOS DE TRAÇÃO
PROFESSOR ALEXANDRE LAGO
CENTRO TECNOLOGICO
DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA MECANICA
GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA DE MATERIAIS
FLORIANÓPOLIS—
INTRODUÇÃO
Conhecer as propriedades mecânicas dos materiais é de grande importância para um engenheiro de materiais. Isso porque tais propriedades são fundamentais na criação e produção de materiais. Essas propriedades são ob�das experimentalmentes em testes de ensaios. As propriedades dos materiais envolvidas diretamente nos processos de produção são: dureza, elas�cidade, fadiga, compressão, entre outros. Para obtê-los usamos corpos de prova com dimensões especificadas.
A tração e compressão são medidas em corpos de prova para que assim possamos determinar especialmente sua dureza. Nesses ensaios geralmente es�camos um corpo de prova ate a�ngirmos um ponto de ruptura, ou aplicamos uma força x através de outro corpo (obviamente mais duro e resistente que o corpo de prova). Os ensaios de tração são feitos para que possamos determinar com uma certa precisão (isso porque corpos de prova de um mesmo material apresentam resultados diferentes, isso devido ao fato de passarem por processos de fabricação não tão igual) a deformação máxima que um material pode sofrer sem sofrer deformação plás�ca, calcular sua resilência e tenacidade.
OBJETIVOS
O obje�vo desse relatório é através de ensaios mecânicos, tornar compreensível propriedades mecânicas de alguns materiais. Alem de técnicas de ensaios e sua u�lização.
PARTE 1:TENSÃO x DEFORMAÇAO E MODULO DE YOUNG
Faremos um ensaio de tração usando cinco matérias diferentes: aço, alumínio, cerâmica e duas amostras desconhecidas x e y. Nesta nesta parte do relatório nosso obje�vo é fazer um gráfico da tensão em função da deformação e encontrar o modulo de Young de cada material.
Modulo de Young de um material (ou modulo de elas�cidade) nada mais é que sua resistência a deformação plás�ca, ou seja, sua rigidez. O modulo de Young é diferente para cada material, pois está diretamente relacionado com o �po de ligação presente no material. O modulo de Young é calculado através da razão entre a tensão exercida e a deformação sofrida pelo material (a deformação sofrida ate a deformação elás�ca). Outro fator que influencia muito no modulo de Young é a temperatura (no nosso experimento todos materiais são ensaiados a uma temperatura de 25°C).
Grafico da tensão em função da deformação para uma amostra de aluminio subme�da a um ensaio de traçao.
No ponto de tensao de escoamento (36MPa) a sua deformaçao é 0,0005mm/mm. Logo seu modulo de elas�cidade é:
E=40/0,01=4,0GPa
Porem sua imprecisao ainda precisa ser calculada.
Impecisao=(21/2.1)/256.0,01)=1,414/2,56=0,55GPa
Portanto o modulo de young da amostra de aluminio selecionada é
4,0GPa ± 0,55GPa.
Vamos agora fazr um ensaio com um ceramico, e ver como ele se comporta durane o ensaio. Intui�vamente percebe-se que um ceramico mao possue deformaçao plas�ca e que seu modulo de young deve ser menor do que a maioria dos metais.
Vamos adotar como fundo de escala 0,005mm/mm, a uma tensao de 500MPa. Nota-se que a amostra de ceramica após a tensão de escoamento da ceramica fratura, pois não sofre deformação plas�ca.
Grafico da tensão em funçao da deformação para uma amostra de ceramica (vidro) subme�da a um ensaio de tração.
O fundo de escala escolhido foi 0,005mm/mm porem pra melhor visualização no grafico a par�r do ponto 0,002mm/mm foi omi�do pelo fato de permanecer constante pois a amostra já havia fraturada.
A amostra fratura no ponto (110,375) logo seu modulo de young é:
E=375/0,0011=341,0GPa
Imprecisão=(21/2.0,005)/(256.0,0011)=0,0070/0,2886=0,024MPa
O modulo de young de uma amostra de ceramica é:
341,0GPa±24MPa
Corpo de amostra Modulo de young
Amostra de aço 234GPa ± 5,52GPa
Amostra de aluminio 4,0GPa±0,55Gpa
Amostra de ceramico 341,0GPa±24MPa
PARTE 2: Resilência e Tenacidade
A resilencia de um material é sua capacidade de absoever energia por unidade de volume na deformação elas�ca e após a mesma liberar esta energia para voltar a forma original. A resilencia de um material pode ser calculada, medindo a area da curva tensão x deformação calculada ate o ponto de limite de escoamento, ou seja, ate onde a deformação elas�ca passa a ser plas�ca. O valor é calculada a par�r do conceito de integral, porem como nos tres casos estudados ate agora tratava-se de uma reta e a area sob a mesma formava um triangulo o calculo torna-se mais facil.
A resilência do primeiro material subme�do ao ensaio de tração será:
Ur=(∆σ.∆ε)/2 onde Ur é a resilencia,∆σ variação de tensão e ∆ε sua variação na deformação.
Uraço=(234.0,001)/2=0,117MJ/m 3
Uraluminio =(72.0,01)/2=0,36MJ/m^3
Urceramica =(375.0,0011)/2=0,206MJ/m 3
Uramostra x=(70.0,04)/2=1,4MJ/m 3
Uramostra y=(64.0,04)/2=1,28MJ/m 3
A tenacidade de um material é a tensão nescessaria para fazer com que um material se quebre. A tenacidade do material esta ligado com a quan�dade de energia que o material pode deformar, ou melhor, é a deformação que o material pode sofrer sem se quebrar ou energia por unidade de volume (J/m^3 ).
Para calcular a tenacidade de uma amostra , calcula-se a area que a curva do grafico tensão x deformação ate o momento da ruptura do
AMOSTRA X
Grafico da tensão em funçao da deformação de uma amostra x, a area rachurada corresponde a sua tencidade durante a deformaçao plas�ca.
Estarei omi�ndo o calculo integral.
=-,98x 3 + 4,4x 2 + 69,52x│0,042,84^ =210,48MJ/m 3 + resilencia=211,88MJ/m 3
AMOSTRA Y
Grafico da tensão em função da deformação de uma amostra y, omi�ndo a parte de deformação elas�ca. A area hachurada corresponde a sua tenacidade durante sua deformação pls�ca.
Omi�rei novamente o calculo integral.
-1,038x^3 + 4,673x 2 + 63,6x│0,043,04^ =204,80MJ/m 3 + resilencia=206,08MJ/m^3
AMOSTRA DE CORPO RESILENCIA(MJ/m 3 ) TENACIDADE(MJ/m 3 )
Aço 0,117 274
Aluminio 0,36 39,
Ceramica 0,206 0,
Amostra x 1,4 211,
Amostra y 1,28 206,
Parte 3
A massa que um fio com bitola de 1mm 2 suporta,(dependendo do material) pode ser encontrado conforme a equação:
Tmax =P/A, P=m.a, onde Tmax é a tensão maxima que o material resiste, P seu peso em Newtons, A area do material (no caso o fio),m sua massa e a aceleração gravitacional(9,8m/s 2 ).
m=(Tmax.A)/a A=0,
Material Massa que um fio de 1mm 2 suporta
AÇO m=(480.0,78)/9,8=38,20Kg
ALUMINIO m=(91.0,78)/9,8=7,24Kg
CERAMICA m=(375.0,78)/9,8=29,85Kg
AMOSTRA X m=(76.0,78)/9,8=6,05Kg
AMOSTRA Y m=(74.0,78)/9,8=5,89Kg
Analisando uma tabela com valores de modulos de young de vários materiais posso concluir,que as amostras x e y esta entre algum �po de polimero de alta densidade na faixa de 10^1 MPa, podendo ser um �po de resina , nylon ou polies�reno.
Grafico tensão em função da deformação de 6 corpo de amostra x. Para calculo de controle de qualidade.
Grafico da tensão em função da deformação de 4 amostras y para efeito de comparar seu controle de qualidade.
Analisando os dois graficos chego a conclusão de a amostra y ter um maior controle devido a tenacidade das amostras ficarem dentro de uma imprecisão aceita.
CONCLUSÃO
Ao termino do referido relatorio fica claro a importancia de ser feito um ensaio de materiais para que uma melhor entendimento das propriedades mecanica dos materiais. Com isso fica implicito o material que deve ser usado conforme as especificações ao seu uso.
