O Esforço cedendo É definido como o esforço necessário para que um objeto comece a se deformar permanentemente, ou seja, sofrer deformação plástica sem quebrar ou fraturar.
Como este limite pode ser um pouco impreciso para alguns materiais e a precisão do equipamento utilizado é um fator de peso, na engenharia determinou-se que a tensão de escoamento em metais como o aço estrutural é aquela que produz 0,2% de deformação permanente no objeto.
Saber o valor da tensão de escoamento é importante para saber se o material é adequado para o uso que se deseja dar às peças fabricadas com ele. Quando uma peça foi deformada além do limite elástico, pode não ser capaz de realizar sua função pretendida corretamente e deve ser substituída.
Para obter esse valor, geralmente são realizados testes em amostras confeccionadas com o material (tubos de ensaio ou corpos de prova), as quais são submetidas a diversas tensões ou cargas, enquanto se mede o alongamento ou estiramento que experimentam com cada uma. Esses testes são conhecidos como testes de tração.
Para realizar um teste de tração, comece aplicando uma força de zero e aumente gradualmente o valor até que a amostra se quebre..
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Os pares de dados obtidos pelo ensaio de tração são plotados colocando a carga no eixo vertical e a deformação no eixo horizontal. O resultado é um gráfico como o mostrado abaixo (figura 2), chamado de curva tensão-deformação para o material.
A partir dele, muitas propriedades mecânicas importantes são determinadas. Cada material tem sua própria curva de tensão-deformação. Por exemplo, um dos mais estudados é o aço estrutural, também chamado de aço carbono ou de baixo carbono. É um material amplamente utilizado na construção.
A curva tensão-deformação possui áreas distintas nas quais o material apresenta um determinado comportamento de acordo com a carga aplicada. Sua forma exata pode variar consideravelmente, mas, no entanto, eles têm algumas características em comum que são descritas a seguir..
Para ver o que se segue, veja a figura 2, que corresponde em termos muito gerais ao aço estrutural.
A zona de O a A é a zona elástica, onde é válida a Lei de Hooke, na qual a tensão e a deformação são proporcionais. Nesta zona o material é totalmente recuperado após a aplicação do estresse. O ponto A é conhecido como o limite de proporcionalidade.
Em alguns materiais, a curva que vai de O a A não é uma linha reta, mas mesmo assim eles são elásticos. O importante é que eles recuperem sua forma original quando a carga for interrompida..
A seguir temos a região de A a B, na qual a deformação aumenta mais rapidamente com o esforço, deixando ambas não proporcionais. A inclinação da curva diminui e em B torna-se horizontal.
A partir do ponto B, o material não recupera mais sua forma original e o valor da tensão nesse ponto é considerado o da tensão de escoamento.
A zona de B a C é chamada de zona de escoamento ou fluência do material. Lá, a deformação continua, embora a carga não esteja aumentando. Pode até diminuir, por isso se diz que o material nessa condição é perfeitamente plástico.
Na região de C a D ocorre o endurecimento por deformação, em que o material apresenta alterações em sua estrutura a nível molecular e atômico, o que requer maiores esforços para se obter deformações..
Por este motivo, a curva experimenta um crescimento que termina ao atingir a tensão máxima σmax.
De D a E ainda é possível deformações, mas com menos carga. Uma espécie de desbaste se forma na amostra (tubo de ensaio) chamado restrição, o que finalmente leva à fratura sendo observada no ponto E. No entanto, já no ponto D, o material pode ser considerado quebrado.
O limite elástico Le de um material é a tensão máxima que ele pode suportar sem perder elasticidade. É calculado pelo quociente entre a magnitude da força máxima Fm e a área transversal da amostra A.
eue = Fm / PARA
As unidades do limite elástico no Sistema Internacional são N / mdois o Pa (Pascals), pois é um esforço. O limite elástico e o limite de proporcionalidade no ponto A são valores muito próximos.
Mas, como disse no início, pode não ser fácil determiná-los. A tensão de escoamento obtida através da curva tensão-deformação é a aproximação prática do limite elástico usado em engenharia.
Para obtê-lo, traça-se uma linha paralela à linha que corresponde à zona elástica (aquela que obedece à lei de Hooke), mas deslocada aproximadamente 0,2% na escala horizontal ou 0,002 polegada por polegada de deformação..
Esta linha se estende para interceptar a curva em um ponto cuja coordenada vertical é o valor de tensão de escoamento desejado, denotado como σY, como mostrado na figura 3. Esta curva pertence a outro material dúctil: alumínio.
Dois materiais dúcteis, como aço e alumínio, têm diferentes curvas de tensão-deformação. O alumínio, por exemplo, não tem a seção aproximadamente horizontal de aço vista na seção anterior..
Outros materiais considerados frágeis, como o vidro, não passam pelas etapas descritas acima. A ruptura ocorre muito antes de ocorrerem deformações apreciáveis.
- As forças consideradas em princípio não levam em consideração a alteração que sem dúvida ocorre na área da seção transversal do corpo de prova. Isso induz um pequeno erro que é corrigido ao representar graficamente o esforços reais, aquelas que levam em consideração a redução da área conforme aumenta a deformação do corpo de prova.
- As temperaturas consideradas são normais. Alguns materiais são dúcteis em baixas temperaturas, enquanto outros frágeis se comportam como dúcteis em altas temperaturas..
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