Ensaios Mecânicos (todos - ótimo material)

Ensaios Mecânicos (todos - ótimo material)

(Parte 3 de 21)

Durante muito tempo, a tensão foi medida emkgf/mm2 ou em psi (pound square inch, que quer dizer: libra por polegada quadrada).

Com adoção doSistema Internacional de Unidades(SI) pelo Brasil, em 1978, essas unidades foram substituídas pelopascal (Pa). Um múltiplo dessa unidade, omegapascal (MPa), vem sendo utilizado por um número crescente de países, inclusive o Brasil.

Veja no quadro de conversões a seguir a correspondência entre essas unidades de medida.

1 N= 0,10 2kgf 1 kgf = 0,454 lb = 9,807 N

1 MPa= 1N/m = 0,102 kgf/m

1 kgf/m= 1422,27 psi = 9,807 MPa= 9,807 N/m

Resolva

Sabendo que a tensão sofrida por um corpo é de 20 N/mm2 , como você expressa esta mesma medida em Mpa?

Ensaios Tecnológicos 3o Ciclo de Técnico em Mecânica

Calculando a tensão

Um amigo, que está montando uma oficina de manutenção mecânica, pediu sua ajuda para calcular a tensão que deve ser suportada por um tirante de aço de 4mm2 de seção, sabendo que o material estará exposto a uma força de 40 N.

Simples, não é mesmo? Sabendo qual a força aplicada (F = 40 N) e qual a área da seção do tirante (S = 4mm2), basta aplicar a fórmula:

T =FS T =40N4mm

Portanto, a tensão que o cabo deverá suportar é de 10 N/mm2. Mas, se seu amigo quiser saber a resposta em megapascal, o resultado será 10 MPa.

Exercícios

1.Calcule a deformação sofrida por um corpo de 15cm, que após um ensaio de tração passou a apresentar 16cm de comprimento. Expresse a resposta de forma percentual.

2.Sabendo que a tensão de um corpo é igual a 12 N/mm2, a quanto corresponde essa tensão em kgf/mm2? (Consulte o quadro de conversões, se necessário).

3.Qual a tensão, em MPa, sofrida por um corpo com 35mm2 que está sob efeito de uma força de 200 kgf? (Consulte o quadro de conversões, se necessário).

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Diagrama tensão-deformação

Quando um corpo de prova é submetido a um ensaio de tração, a máquina de ensaio fornece um gráfico que mostra as relações entre a força aplicada e as deformações ocorridas durante o ensaio.

Mas o que nos interessa para a determinação das propriedades do material ensaiado é a relação entre tensão e defor- mação.

Você já sabe que a tensão (T) corresponde à força (F) dividida pela área da seção (S) sobre a qual a força é aplicada. No ensaio de tração convencionou-se que a área da seção utilizada para os cálculos é a da seção inicial (So).

Assim, aplicando a fórmula

So F=T, podemos obter os valo- res de tensão para montar um gráfico que mostre as relações entretensão e deformação. Este gráfico é conhecido pordiagrama tensão-deformação.

Os valores de deformação, representados pela letra grega minúscula e (épsilon), são indicados no eixo das abscissas (x) e os valores de tensão são indicados no eixo das ordenadas (y).

A curva resultante apresenta certas características que são comuns a diversos tipos de materiais usados na área da Mecânica.

Analisando o diagrama tensão-deformação passo a passo, você vai ficar conhecendo cada uma das propriedades que ele permite determinar. A primeira delas é o limite elástico.

Limite elástico

Observe o diagrama a seguir. Note que foi marcado um ponto

A no final da parte reta do gráfico. Este ponto representa o limite elástico.

Olimite elástico recebe este nome porque, se o ensaio for interrompido antes deste ponto e a força de tração for retirada, o corpo volta à sua forma original, como faz um elástico.

Na fase elástica os metais obedecem à lei de Hooke. Suas deformações são diretamente proporcionais às tensões aplicadas.

Exemplificando: se aplicarmos uma tensão de 10 N/mm2 e o corpo de prova se alongar 0,1%, ao aplicarmos uma força de

100 N/mm2 o corpo de prova se alongará 1%.

Dica Em 1678, Sir Robert Hooke descobriu que uma mola tem sem- pre a deformação (e) proporcional à tensão aplicada (T), desenvolvendo assim a constante da mola (K), ou lei de Hooke, onde K = T/e.

Módulo de elasticidade

Na fase elástica, se dividirmos a tensão pela deformação, em qualquer ponto, obteremos sempre um valor constante.

Este valor constante é chamadomódulo de elasticidade.

A expressão matemática dessa relação é: e T=E, onde E é a constante que representa omódulo de elasticidade.

O módulo de elasticidade é a medida da rigidez do material. Quanto maior for o módulo, menor será a deformação elástica resultante da aplicação de uma tensão e mais rígido será o material. Esta propriedade é muito importante na seleção de materiais para fabricação de molas.

Limite de proporcionalidade

Porém, a lei de Hooke só vale até um determinado valor de tensão, denominadolimite de proporcionalidade, que é o ponto representado no gráfico a seguir por A’, a partir do qual a deformação deixa de ser proporcional à carga aplicada.

Na prática, considera-se que o limite de proporcionalidade e o limite de elasticidade são coincidentes.

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Escoamento

Terminada a fase elástica, tem início afase plástica, na qual ocorre uma deformação permanente no material, mesmo que se retire a força de tração.

No início da fase plástica ocorre um fenômeno chamado escoamento. O escoamento caracteriza-se por uma defor- mação permanente do material sem que haja aumento de carga, mas com aumento da velocidade de deformação. Durante o escoamento a carga oscila entre valores muito próximos uns dos outros.

Limite de resistência

Após o escoamento ocorre oencruamento, que é um endurecimento causado pela quebra dos grãos que compõem o material quando deformados a frio. O material resiste cada vez mais à tração externa, exigindo uma tensão cada vez maior para se deformar.

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