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Os ensaios de tração e compressão consistem em submeter um corpo de prova de dimensões definidas a um esforço axial até que haja sua ruptura. Numa máquina própria para esse tipo de ensaio, os dados são obtidos e computados durante todo o processo, permitindo assim, a posterior análise das informações referentes ao material empregado. Esse estudo é de fundamental importância para atividades como, por exemplo, caracterização de materiais, serviço amplamente realizado pela Liga Consultoria Júnior.
Figura 1: Corpo de prova para ensaio de tração.
Sendo um dos ensaios mais empregados atualmente na indústria, o ensaio de tração avalia diversas propriedades mecânicas dos materiais, através de características extraídas da análise do gráfico gerado por esse ensaio, o qual é conhecido como diagrama tensão-deformação.
Sendo um dos ensaios mais empregados atualmente na indústria, o ensaio de tração avalia diversas propriedades mecânicas dos materiais, através de características extraídas da análise do gráfico gerado por esse ensaio, o qual é conhecido como diagrama tensão-deformação.
Figura 2: Diagrama tensão-deformação.
Uma importante informação obtida é o limite elástico (A), que tem essa denominação porque no diagrama tensão-deformação é a zona na qual, ao ser aplicada a força axial e depois interrompida, o material retornará ao seu estado inicial sem sofrer quaisquer alterações; essa fase é chamada de zona elástica do material. Nessa parcela do gráfico tem-se o módulo de elasticidade, uma medida de rigidez que é um valor constante calculado através de divisão da tensão pela deformação. Materiais com grandes módulos de elasticidade têm baixa deformação elástica e, consequentemente, são mais rígidos. Essa propriedade é de extrema importância na seleção de materiais para fabricação de molas, por exemplo.
Logo após a fase elástica, o material passa para zona plástica. Nela, mesmo que seja interrompida a aplicação da força de tração, haverá uma deformação permanente. Na zona de transição entre essas duas fases ocorre um fenômeno chamado de escoamento, que é caracterizado pela deformação permanente do material sem que haja aumento na carga, mas com aumento da velocidade de deformação. O limite de escoamento, por ser a mudança entre zona elástica e plástica, é usado pelos analistas como um limite de segurança, garantindo assim que o material trabalhará em regime elástico.
Já o limite de resistência à tração (B) é a tensão máxima do diagrama tensão-deformação. Ele é caracterizado como a máxima tensão suportada pelo material que é submetido ao ensaio de tração. O próximo ponto importante no diagrama é o limite de ruptura (C), ele é a etapa onde o material se rompe e é finalizado o ensaio. Caracteristicamente, a tensão de ruptura é menor que o limite de resistência devido à diminuição da área da seção transversal que ocorre no corpo de prova. Outro dado fundamental é a estricção, que é a redução na área da seção transversal que ocorre no corpo de prova próximo à zona de ruptura. Essa é importante para determinar o grau de ductilidade do material - quanto maior for a estricção, mais dúctil o material.
O outro ensaio imprescindível no que diz respeito ao estudo das propriedades mecânicas dos materiais é o ensaio de compressão. Ele serve, principalmente, na análise dos elementos utilizados como suporte e molas, por exemplo. Apesar de os ensaios de tração e compressão terem forças em sentidos opostos, eles têm algo em comum: em ambos, os corpos de prova passam por uma deformação elástica e em seguida por uma deformação plástica com as mesmas características básicas. Assim, através desse ensaio, as propriedades mecânicas mais avaliadas são: limite de elasticidade, limite de escoamento e módulo de elasticidade.
Figura 3: Deformação elástica durante ensaio de compressão.
Referências:
http://www.infosolda.com.br/biblioteca-digital/livros-senai/ensaios-nao-destrutivos-e-mecanicos/209-ensaio-mecanico-tracao.html
https://edisciplinas.usp.br/pluginfile.php/3367735/mod_resource/content/1/Aula%204-Ensaio%20de%20Dureza%2C%20Impacto_Tra%C3%A7%C3%A3o_Compress%C3%A3o%20Waldek.pdf
http://essel.com.br/cursos/material/01/EnsaioMateriais/ensa03.pdf
http://essel.com.br/cursos/material/01/EnsaioMateriais/ensa06.pdf