Descreva de maneira sucinta o ensaio de tração. E quais são as medidas que podem ser lidas durante o ensaio? ( \mathbf{1 , 5} pontos)

Passo 1

O enunciado pede duas coisas: (i) uma descrição sucinta do ensaio de tração; (ii) listar quais medidas podem ser lidas durante o ensaio. Informação fornecida no enunciado: valor da questão \mathbf{1 , 5} pontos.

Passo 2

O que é o ensaio de tração (descrição sucinta, passo a passo): o ensaio de tração é um teste mecânico em que uma amostra padronizada (corpo de prova) é presa por garras numa máquina de ensaio universal e submetida a uma carga de tração axial crescente até a fratura. O objetivo é caracterizar o comportamento mecânico (rigidez, resistência, ductilidade) sob carregamento uniaxial. Componentes principais: garras (fixam o corpo de prova), célula de carga (mede força F), extensômetro ou medidor de deslocamento (mede alongamento \Delta L), e sistema que controla a velocidade de deformação.
Sequência prática do ensaio (o que o técnico faz e o que é observado): (1) mede-se as dimensões iniciais do corpo de prova — comprimento de referência L_0 e seção transversal inicial A_0; (2) fixa-se o corpo de prova entre as garras; (3) aplica-se tração a uma velocidade controlada (taxa de deformação); (4) registra-se continuamente a força F e o deslocamento (ou alongamento) \Delta L até o aparecimento do escoamento, do encruamento, da estrangulamento (necking) e, finalmente, da fratura; (5) depois da ruptura mede-se a seção mínima final A_f e o comprimento final de referência se necessário.

Passo 3

Grandezas medidas diretamente pela máquina (explicação do que são): a máquina fornece, em função do tempo:
F \quad\text{(força aplicada, normalmente em N)}ç
\Delta L \quad\text{(deslocamento ou alongamento absoluto, normalmente em mm)}
e/ou leitura do extensômetro que fornece variação do comprimento do gabarito (região gauge) \Delta L. Também registra-se a velocidade do crosshead (taxa de deslocamento) e o tempo.

Passo 4

Como se obtêm as grandezas usuais usadas para caracterizar o material (fórmulas e explicação de variáveis): com F, L_0 e A_0 calculam-se as grandezas de engenharia (nominais):
\text{tensão de engenharia: }\sigma=\frac{F}{A_0},ã
\text{deformação de engenharia: }\varepsilon=\frac{\Delta L}{L_0}=\frac{L-L_0}{L_0},çã
onde F é a força instantânea, A_0 é a área inicial da seção, L_0 é o comprimento de referência inicial, L é o comprimento instantâneo e \Delta L=L-L_0. Essas definições usam sempre as dimensões iniciais, por isso são chamadas “engenharia” (ou nominais).

Passo 5

Grandeszaes verdadeiras (quando e como se usam; fórmulas): para deformações grandes e para analisar o comportamento até o estrangulamento usa-se a tensão e deformação verdadeiras:
\text{tensão verdadeira: }\sigma_t=\frac{F}{A},ã
\text{deformação verdadeira: }\varepsilon_t=\ln\!\left(\frac{L}{L_0}\right)=\ln(1+\varepsilon),çã
onde A e L são a área e o comprimento instantâneos. Em prática experimental, A pode ser estimada assumindo conservação de volume plástica (aproximação): A\approx \dfrac{A_0 L_0}{L}. Relação útil entre tensões verdadeira e de engenharia:
\sigma_t \approx \sigma(1+\varepsilon).

Passo 6

Propriedades que se extraem do ensaio e como lê-las no gráfico tensão×deformação (definições e método): a partir da curva obtida calcula-se — explicando cada uma:
  • Módulo de Young E: obtido pela inclinação da região linear inicial da curva; fórmula aproximada \displaystyle E=\frac{\Delta\sigma}{\Delta\varepsilon} na região elástica. E mede rigidez.
  • Limite de escoamento (yield): tensão em que começa a deformação plástica; para materiais sem patamar usa-se o método de offset 0,2\%: traça-se uma reta paralela à região elástica deslocada por \varepsilon=0,002 e a interseção dá a tensão de escoamento \sigma_{0,2}.
  • Resistência máxima (UTS): \displaystyle \mathrm{UTS}=\max(\sigma) — valor máximo da tensão de engenharia na curva.
  • Alongamento na fratura \varepsilon_f: deformação de engenharia no momento da ruptura (pode ser reportada em %).
  • Redução de área Z: relação entre áreas inicial e final dada por
Z=\frac{A_0-A_f}{A_0}\times 100\%,
onde A_f é a área mínima após fratura.
  • Tenacidade: energia absorvida até a fratura, numericamente a área sob a curva tensão×deformação (integral).

Passo 7

Observações práticas que valem na prova (dicas rápidas): ao descrever, mencione que o ensaio é uniaxial e fornece curva tensão×deformação; diga explicitamente o que se mede ( F e \Delta L) e como se calcula \sigma e \varepsilon; para propriedades como E, limite de escoamento, UTS, alongamento e redução de área, explique como são obtidas no gráfico.

Resposta

O ensaio de tração é um teste uniaxial em que uma amostra padronizada é puxada numa máquina universal até fratura para medir o comportamento mecânico (curva tensão×deformação) e extrair rigidez, resistência e ductilidade do material.
Medidas que podem ser lidas diretamente e/ou derivadas: F (força), \Delta L (alongamento) — a partir destas calcula-se \sigma=\dfrac{F}{A_0} e \varepsilon=\dfrac{\Delta L}{L_0}; também são obtidos E (módulo de Young), limite de escoamento ( \sigma_{0,2} por offset 0,2\%), \mathrm{UTS}=\max(\sigma), alongamento na fratura \varepsilon_f, redução de área Z=\dfrac{A_0-A_f}{A_0}\times100\%, e tensão/deformação verdadeiras \sigma_t=\dfrac{F}{A}, \varepsilon_t=\ln\!\left(\dfrac{L}{L_0}\right).

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