UMA Teste de stress É um teste experimental que é realizado em uma amostra de material para determinar o quão bem ele resiste às tensões de tração. Graças a ele, é possível conhecer muitas das propriedades mecânicas do material e determinar se ele é adequado para um determinado projeto..
A amostra é geralmente um cilindro chamado tubo de ensaio. Este é submetido a uma tensão, que consiste em aplicar duas forças opostas nas pontas que esticam a barra e a deformam. O teste continua exercendo esforços crescentes, até que a amostra finalmente se quebre.
Observe a magnitude das forças e a deformação que elas produzem no corpo de prova, desde pequenas forças que não causam deformação permanente, até a tensão que causa a quebra da peça..
Aí termina a recolha de dados e é elaborado um gráfico tensão-deformação, que servirá para analisar o comportamento de materiais como metais, cerâmicas, cimento, madeira e polímeros..
Índice do artigo
O experimento é feito em máquinas especiais como a mostrada na figura 1, que fornecem o esforço necessário para carregar e depois descarregar o material para avaliar a deformação..
Já o corpo de prova é um tubo de seção transversal constante, cilíndrico, retangular ou quadrado, cujas dimensões são padronizadas. As extremidades são mais largas para facilitar a fixação ao porta-amostra, como visto na figura 2 à esquerda.
O comprimento inicial Lou A região calibrada é medida e marcada no tubo de ensaio. Em seguida, é preso à máquina de teste e a máquina de teste é iniciada..
Os materiais têm diferentes comportamentos sob tensão, mostrados no gráfico a seguir para o qual o aço foi usado. As forças aplicadas no eixo vertical são denotadas pela letra grega σ e a deformação no eixo horizontal, chamada ε.
A deformação não tem dimensões, pois é o quociente entre a variação do comprimento do corpo de prova ΔL = LF - euou e o comprimento inicial. A) Sim:
ε = ΔL / Lou
Por sua vez, a magnitude da tensão σ é a relação força / área da seção transversal.
No gráfico, duas regiões importantes são distinguidas: zona elástica e zona plástica..
Quando a tensão de tração σ é pequena, 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 na Figura 3, que se estende até o ponto denominado limite de proporcionalidade. Até lá o material obedece à lei de Hooke.
A constante de proporcionalidade Y é o Módulo de Young, característica do material e que pode ser determinada 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, como já mencionado, é adimensional, portanto a tensão σ também possui dimensões de força devido à unidade de área da seção transversal e em SI sua unidade será o pascal: [σ] = N / m ^ 2 = Pa.
Do limite da proporcionalidade e do aumento da tensão, avança-se em uma região onde a deformação é reversível, mas não obedece à lei de Hooke. Termina no ponto a partir do qual o corpo fica permanentemente deformado, denominado limite elástico.
O material então entra na região de comportamento plástico. Uma vez que a zona de comportamento elástico é ultrapassada, o aço entra na região do Esforço cedendo ou fluência, em que a amostra deforma, mas não quebra, embora a tensão permaneça constante em σY.
Uma vez que a zona de escoamento é ultrapassada, a deformação aumenta com a tensão aplicada, mas não mais de forma linear..
O material sofre alterações em nível molecular e ocorre o endurecimento por deformação. Portanto, vemos que esforços crescentes são necessários para alcançar uma deformação.
O limite desta zona está no último esforço. O material é considerado quebrado neste ponto, embora a amostra ainda esteja inteira. A partir daí, a carga necessária para produzir a deformação é reduzida e a amostra gradualmente se torna mais fina (restrição) até que finalmente fratura (figura 2, direita).
Esta curva e suas regiões são chamadas de tensão de fratura convencional. Mas acima dela está uma curva tracejada, chamada verdadeiro estresse de fratura, que é obtido registrando o comprimento real ou instantâneo do espécime, em vez de trabalhar com o comprimento original para encontrar a deformação, como explicado no início.
Ambas as curvas, a verdadeira e a convencional, coincidem na zona de pequenos esforços até a zona de escoamento. Em qualquer caso, está previsto que o material trabalhe na faixa elástica para evitar deformações permanentes que impeçam o bom funcionamento da peça fabricada..
Portanto, entre os dados mais importantes obtidos no teste está a tensão σY que define o limite elástico.
O material usado como modelo na descrição acima é o aço, amplamente utilizado na construção e na indústria. Mas existem muitos materiais, como concreto, concreto, vários metais, ligas e madeira, que também são usados extensivamente..
Cada um possui uma curva tensão-deformação característica e, de acordo com sua resposta ao estresse ou tração, são classificados em duas categorias: frágeis ou dúcteis..
No gráfico a seguir, σ versus ε (estresse-tensão) materiais frágeis são comparados (frágil) e dúctil (dúctil), embora seja necessário esclarecer que um mesmo material pode ter uma ou outra resposta dependendo de fatores como a temperatura. Os materiais tendem a ser quebradiços em baixas temperaturas.
A diferença notável entre os dois é que o material frágil não tem ou tem uma região de rendimento muito pequena. Assim que o limite elástico é excedido, a amostra quebra. Por outro lado, os materiais dúcteis absorvem mais energia antes de quebrar, porque possuem uma grande zona de plástico.
O teste de tensão é útil para classificar o material, sendo preferível de acordo com a aplicação o uso de materiais dúcteis, pois absorvem mais energia e são capazes de se deformar muito antes de fraturar..
Também deve ser notado que embora alguns materiais sejam frágeis sob tensão, eles podem resistir melhor a outras tensões, como veremos a seguir..
-ferro fundido cinzento: quebradiço na tensão, mais forte na compressão.
-Bronze: dúctil.
-Concreto: frágil dependendo do tipo de mistura, mas muito resistente à compressão. Quando vai ser submetido à tração necessita de reforço por meio de barras de aço.
-Madeira: dependendo da origem, é moderadamente dúctil.
-Aço: quebradiço quando rico em carbono.
-Metacrilato: dúctil com o aumento da temperatura.
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