Ensaios Mecânicos (todos - ótimo material)

Ensaios Mecânicos (todos - ótimo material)

(Parte 7 de 21)

Do mesmo modo que o ensaio de tração, o ensaio de compressão pode ser executado na máquina universal de ensaios, com a adaptação de duas placas lisas - uma fixa e outra móvel. É entre elas que o corpo de prova é apoiado e mantido firme durante a compressão.

As relações que valem para a tração valem também para a compressão. Isso significa que um corpo submetido a compressão também sofre uma deformação elástica e a seguir uma deformação plástica.

Na fase de deformação elástica, o corpo volta ao tamanho original quando se retira a carga de compressão.

Na fase de deformação plástica, o corpo retém uma deformação residual depois de ser descarregado.

Nos ensaios de compressão, a lei de Hooke também vale para a fase elástica da deformação, e é possível determinar o módulo de elasticidade para diferentes materiais.

Na compressão, as fórmulas para cálculo da tensão, da deformação e do módulo de elasticidade são semelhantes às que já foram demonstradas em aulas anteriores para a tensão de tração. Por isso, serão mostradas de maneira resumida, no quadro a seguir.

Relações válidas para os esforços de compressão Fórmula Significado

Tfi tensão de compressão Ffi força de compressão Sfi área da seção do corpo

Lo Lf-Lo=e efi deformação Lo – Lffi variação do comprimento do corpo Lofi comprimento inicial do corpo e T=E

Efi módulo de elasticidade Tfi tensão efi deformação

Está na hora de resolver um exercício para testar seu entendimento do assunto. Consulte as fórmulas, se necessário.

Verificando o entendimento

Um corpo de prova de aço com diâmetro d = 20mm e comprimento L = 60mm será submetido a um ensaio de compressão. Se for aplicada uma força F de 100.0 N, qual a tensão absorvida pelo corpo de prova (T) e qual a deformação do mesmo (e)? O módulo de elasticidade do aço (E) é igual a 210.0 MPa.

Respostas: T =e = .............................

Que tal conferir? Compare seus procedimentos com os apresentados a seguir.

Ensaios Tecnológicos 3o Ciclo de Técnico em Mecânica

Em primeiro lugar, você deve ter calculado a área da seção do corpo de prova aplicando a fórmula:

Conhecendo a área da seção, é possível calcular a tensão de compressão aplicando a fórmula:

F=T fifi

Para calcular a deformação sofrida pelo corpo de prova apli- cando a fórmula,

Lo Lf-Lo=e precisamos do comprimento inicial (60mm) e do comprimento final, que ainda não conhecemos.

Mas sabemos que o módulo de elasticidade deste aço é de 210.0 MPa. Então podemos calcular a deformação isolando esta variável na fórmula do módulo de elasticidade:

T=T=E efiefi e

Para obter a deformação em valor percentual, basta multipli- car o resultado anterior por 100, ou seja: 0,0015165 x 100 = 0,15165%.

Isso significa que o corpo sofrerá uma deformação de 0,15165% em seu comprimento, ou seja, de 0,09099mm. Como se trata de um ensaio de compressão, esta variação será no sentido do encurtamento. Portanto, o comprimento final do corpo de prova será de 59,909mm.

Muito bem! Agora que você já viu as semelhanças entre os esforços de tração e de compressão, que tal ir mais fundo para saber por que este tipo de ensaio nem sempre é recomendável?

Limitações do ensaio de compressão

O ensaio de compressão não é muito utilizado para os metais em razão das dificuldades para medir as propriedades avaliadas neste tipo de ensaio. Os valores numéricos são de difícil verificação, podendo levar a erros.

Um problema que sempre ocorre no ensaio de compressão é oatrito entre o corpo de prova e as placas da máquina de ensaio.

A deformação lateral do corpo de prova é barrada pelo atrito entre as superfícies do corpo de prova e da máquina. Para diminuir esse problema, é necessário revestir as faces superior e inferior do corpo de prova com materiais de baixo atrito (parafina, teflon etc).

Outro problema é a possível ocorrência deflambagem, isto é, encurvamento do corpo de prova. Isso decorre da instabilidade na compressão do metal dúctil. Dependendo das formas de fixação do corpo de prova, há diversas possibilidades de encurvamento, conforme mostra a figura ao lado.

A flambagem ocorre principalmente em corpos de prova com comprimento maior em relação ao diâmetro. Por esse motivo, dependendo do grau de ductilidade do material, é necessário limitar o comprimento dos corpos de prova, que devem ter de 3 a 8 vezes o valor de seu diâmetro. Em alguns materiais muito dúcteis esta relação pode chegar a 1:1 (um por um).

Outro cuidado a ser tomado para evitar a flambagem é o de garantir o perfeito paralelismo entre as placas do equipamento utilizado no ensaio de compressão. Deve-se centrar o corpo de prova no equipamento de teste, para garantir que o esforço de compressão se distribua uniformemente.

Ensaio de compressão em materiais dúcteis

Nos materiais dúcteis a compressão vai provocando uma deformação lateral apreciável. Essa deformação lateral prossegue com o ensaio até o corpo de prova se transformar num disco, sem que ocorra a ruptura.

É por isso que o ensaio de compressão de materiais dúcteis fornece apenas as propriedades mecânicas referentes à zona elástica.

As propriedades mecânicas mais avaliadas por meio do ensaio são:limite de proporcionalidade, limite de escoamento e módulo de elasticidade.

Ensaio de compressão em materiais frágeis

O ensaio de compressão é mais utilizado para materiais frágeis. Uma vez que nesses materiais a fase elástica é muito pequena, não é possível determinar com precisão as propriedades relativas a esta fase.

A única propriedade mecânica que é avaliada nos ensaios de compressão de materiais frágeis é o seu limite de resistência à compressão.

Do mesmo modo que nos ensaios de tração, o limite de resistência à compressão é calculado pela carga máxima dividida pela seção original do corpo de prova.

Ensaios Tecnológicos 3o Ciclo de Técnico em Mecânica

Relembrando Fórmula matemática para cálculo do limite de resistência:

So F=LR onde Fmax corresponde à carga máxima atingida após o escoamento e So corresponde à área inicial da seção.

Com essa informação, fica fácil resolver o próximo exercício. Vamos tentar?

Verificando o entendimento

Qual o limite de resistência à compressão (LR) de um material que tem 400mm2 de área da seção transversal e que se rompeu com uma carga de 760 kN?

Resposta: LR =

Confira. Sabendo que a fórmula para cálculo do limite de resistência à tensão de compressão é:

So F=LR

basta substituir os termos da fórmula pelos valores conheci- dos: 400mm

Na prática, considera-se que o limite de resistência à compressão é cerca de 8 vezes maior que o limite de resistência à tração. Não sendo viável a realização do ensaio de compressão, esta relação é tomada como base para o cálculo da resistência à compressão.

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