Teste de tensão como é feito, propriedades, exemplos

A Teste de tensão É um teste experimental que é realizado em uma amostra de material para determinar quanto resiste aos esforços de tensão. Graças a ele, você pode conhecer muitas das propriedades mecânicas do material e determinar se é apropriado para um projeto específico.

A amostra é normalmente um cilindro chamado tubo de ensaio. Isso é submetido a uma tensão, consistindo em aplicar duas forças opostas nas extremidades que esticam a barra e a deformam. O ensaio continua a exercer esforços crescentes, até que o espécime finalmente quebre.

figura 1. Máquina de teste de tensão. Fonte: Wikimedia Commons.

Observe a magnitude das forças e deformação que elas produzem na amostra, a partir de pequenas forças que não causam deformação permanente, à tensão causada pela quebra da peça.

Lá termina a coleta de dados e um gráfico de esforço e esforço é elaborado, que servirá para analisar o comportamento de materiais como metais, cerâmica, cimento, madeira e polímeros.

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O que é usado para experimento de teste de tensão?

O experimento é feito por máquinas especiais, como a mostrada na Figura 1, que fornece o esforço necessário para carregar e depois baixar o material para avaliar a deformação.

Quanto ao espécime, é um tubo com uma seção transversal constante, de maneira cilíndrica, retangular ou quadrada, cujas dimensões são padronizadas. Os extremos são mais amplos para facilitar a sujeição à amostra, como visto na Figura 2 esquerda.

O comprimento inicial l_qualquer A região calibrada no tubo da amostra é medida e marcada. Então é mantido por mandíbulas para a máquina de teste e isso começa.

Figura 2. À esquerda, um tubo de aço e direita a mesma amostra já fraturada. O teste de tensão é um teste destrutivo. Fonte: Wikimedia Commons.

Propriedades e dados obtidos

Os materiais têm vários comportamentos diante da tensão, mostrados no gráfico a seguir para o qual o aço foi usado. Os esforços aplicados no eixo vertical são indicados pela letra grega σ e pela deformação unitária no eixo horizontal, chamado ε.

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A deformação unitária não tem dimensões, pois é o quociente entre a mudança no comprimento do teste ΔL = L_F - eu_qualquer e o comprimento inicial. Então:

ε = ΔL / L_qualquer

Por sua vez, a magnitude do esforço σ é a razão da força/cruzamento.

No gráfico, duas regiões importantes são distinguidas: zona elástica e zona plástica.

Figura 3. Curva de deformação de esforço para aço. Fonte: mecânica do material. Hibbeler, R.

Área elástica

Quando o esforço de tensão σ é pequeno, a deformação é proporcional, o que é conhecido como Lei de Hooke:

σ = y ε

Uma vez que o esforço cessa, o corpo retorna às suas dimensões originais. Esta é a região elástica colorida da Figura 3, que se estende ao ponto chamado Limite de proporcionalidade. Até agora, o material obedece à lei de Hooke.

A proporcionalidade constante e é o Módulo jovem, característica do material e que pode ser determinado a partir de testes de tensão e compressão.

O módulo de Young possui unidades de pressão, no sistema internacional [y] = n / m^2 = PA. A deformação unitária, como já foi dito, sem dimensão, portanto, o esforço σ também possui dimensões de força por unidade de seção seção transversal e, no Si, sua unidade será o Pascal: [σ] = n/ m^2 = PA.

A partir do limite da proporcionalidade e do aumento do esforço, progride em uma região onde a deformação é reversível, mas não obedece à lei de Hooke. Termina no ponto em que o corpo está permanentemente deformado, chamado limite elástico.

Zona plástica   

Então o material entra na região de comportamento plástico. Uma vez que a área de comportamento elástica é excedida, o aço entra na região do Rendimento de esforço ou fluência, na qual a amostra é deforma, mas não quebra, embora o esforço permaneça constante em σ_E.

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Superando a zona de transferência, a deformação aumenta com o esforço aplicado, mas não mais de maneira linear.

O material experimenta mudanças no nível molecular e um endurecimento por deformação ocorre. Portanto, vemos que são necessários esforços crescentes para alcançar uma deformação.

O limite desta área está no Último esforço. O material é considerado quebrado neste momento, embora o espécime ainda esteja em uma peça. A partir daí, a carga necessária para produzir deformação é reduzida e a amostra é progressivamente diminuída (estrito) até finalmente fraturas (Figura 2, direita).

Esta curva e suas regiões são chamadas de esforço de fratura convencional. Mas em cima dela há uma curva descontínua, chamada Verdadeiro esforço de fratura, que é obtido registrando o comprimento instantâneo ou verdadeiro da amostra, em vez de trabalhar com o comprimento original para encontrar a deformação unitária, conforme explicado no começo.

Ambas. De qualquer forma, espera -se que o material funcione na faixa de elasticidade para evitar deformações permanentes que impedem o funcionamento adequado da peça fabricada.

Portanto, entre os dados mais importantes obtidos no estudo estão o esforço σ_E que define o limite elástico.

Exemplos de testes de tensão

O material usado como modelo na descrição anterior é Steel, cujo uso é amplamente estendido na construção e indústria. Mas existem muitos materiais como concreto, concreto, vários metais, ligas e madeira, que também são amplamente usados.

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Cada um tem uma curva de esforço curto que é característica e, de acordo com sua resposta à tensão ou tração, eles são classificados em duas categorias: frágeis ou dúcteis.

Materiais frágeis e dúcteis

No gráfico seguinte σ versus ε (Tensão-tensão) materiais frágeis são comparados (Frágil) e ducteis (ductos), embora seja necessário esclarecer que o mesmo material pode ter uma ou outra resposta, dependendo de fatores como temperatura. Em baixas temperaturas, os materiais tendem a ser frágeis.

A diferença notável entre os dois é que o material frágil carece da região de rendimento ou tem um. Assim que o limite elástico exceder a amostra é quebrada. Por outro lado, os materiais dúcteis absorvem mais energia antes de quebrar, porque têm uma extensa zona plástica.

Figura 4. Curva de deformação do esforço para materiais dúcteis e materiais frágeis. Fonte: Wikimedia Commons.

O teste de tensão é útil para classificar o material, sendo preferível de acordo com a aplicação do uso de materiais dúcteis, pois eles absorvem mais energia e são capazes de se deformar muito antes de fraturar.

Deve -se notar também que, embora alguns materiais sejam frágeis em tensão, outros esforços podem resistir melhor, como veremos abaixo.

Resposta de vários materiais ao teste de tensão

-ferro fundido cinzento: tensão frágil, mais resistente na compressão.

-Bronze: dúctil.

-Concreto: frágeis, dependendo do tipo de mistura, mas muito resistente na compressão. Quando será submetido à tensão, requer reforço por barras de aço.

-Madeira: De acordo com a origem, ele é moderadamente dúctil.

-Aço: Frágeis quando você tem alto teor de carbono.

-Metacrilato: dúctil ao aumentar a temperatura.

Referências

1. Cerveja, f. 2010. Mecânica de Materiais. McGraw Hill. 5 ª. Edição.
2. Cavazos, j.eu. Mecânica de Materiais. Recuperado de: youtube.com.
3. Hibbeler, R. 2011. Mecânica de Materiais. Oitava edição. Pearson.
4. Collins, d. Dicas de movimento linear. Propriedades mecânicas dos materiais: estresse e tensão. Recuperado de: linearmotionips.com.
5. Valera Negrete, J. 2005. Notas de física geral. Unam.
6. Wikipedia. Teste de tração. Recuperado de: é.Wikipedia.org.