Descreva de maneira sucinta o ensaio de tração. E quais são as medidas que podem ser lidas durante o ensaio? (
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
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
), extensômetro ou medidor de deslocamento (mede alongamento
), 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
e seção transversal inicial
; (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
e o deslocamento (ou alongamento)
até o aparecimento do escoamento, do encruamento, da estrangulamento (necking) e, finalmente, da fratura; (5) depois da ruptura mede-se a seção mínima final
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:
e/ou leitura do extensômetro que fornece variação do comprimento do gabarito (região gauge)
. 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
,
e
calculam-se as grandezas de engenharia (nominais):
onde
é a força instantânea,
é a área inicial da seção,
é o comprimento de referência inicial,
é o comprimento instantâneo e
. 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:
onde
e
são a área e o comprimento instantâneos. Em prática experimental,
pode ser estimada assumindo conservação de volume plástica (aproximação):
. Relação útil entre tensões verdadeira e de engenharia:
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
: obtido pela inclinação da região linear inicial da curva; fórmula aproximada na região elástica. mede rigidez. - Limite de escoamento (yield): tensão em que começa a deformação plástica; para materiais sem patamar usa-se o método de offset
: traça-se uma reta paralela à região elástica deslocada por e a interseção dá a tensão de escoamento . - Resistência máxima (UTS):
— valor máximo da tensão de engenharia na curva. - Alongamento na fratura
: deformação de engenharia no momento da ruptura (pode ser reportada em %). - Redução de área
: relação entre áreas inicial e final dada por
onde
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 (
e
) e como se calcula
e
; para propriedades como
, 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: (força),
(alongamento) — a partir destas calcula-se
e
; também são obtidos
(módulo de Young), limite de escoamento (
por offset
),
, alongamento na fratura
, redução de área
, e tensão/deformação verdadeiras
,
.
Medidas que podem ser lidas diretamente e/ou derivadas: