MÓDULO 23 - Deformações - Da Deformação Específica até o Comportamento dos Materiais -
Diagrama Tensão (s) x Deformação (e)

 

3. Diagrama Tensão (s) x Deformação (e)

O diagrama s x e mostra uma relação entre estas duas grandezas através de uma linha definida em um gráfico x/y onde o eixo x representa as deformações e o eixo y representa as tensões.

A obtenção do diagrama tensão x deformação deve ser realizada para os diferentes tipos de material podendo ser feita através de um ensaio de tração.

Realização do ensaio de tração:

1. Toma-se uma barra circular de material homogêneo, com uma determinada seção transversal A0. Sobre esta barra, marca-se dois pontos distantes L0 um do outro.

Ensaio de Tração antes da Aplicação da Carga

2.Submete-se esta barra a uma força normal N que aumenta gradativamente.

3. Para cada valor de N, calcula-se um dLP = L - L0

4. Para cada valor de N, mede-se as modificações no diâmetro.

Ensaio de Tração após da Aplicação da Carga

5. Para cada valor de N, calcula-se a tensão s = N / A0, ou seja, a medida que altera-se o valor da carga aplicada, altera-se o valor da tensão.

6. Para cada valor de N, calcula-se a deformação específica e = dLP/L0

7. Marca-se em gráfico os valores de s x e obtendo-se então o diagrama tensão x deformação.

 O  observação
O diagrama s x e varia de material para material e para um mesmo material, com diferentes composições.

A partir da relação entre tensão e deformação obtida com o ensaio anterior, pode-se definir dois tipos de materiais:

Materiais dúteis
Materiais frágeis

  • Materiais dúteis (aço estrutural e outros metais)

Diagrama tensão x deformação

 

su: tensão última (máxima tensão que se atinge)

sR: tensão de ruptura (tensão que, se atingida, provoca a ruptura do material)

se: tensão de escoamento

eR: deformação de ruptura (deformação que, se atingida, provoca a ruptura do material)

 

Fases de evolução do diagrama

1. Aumento lento do comprimento (pequena deformação), diretamente proporcional a uma grande carga aplicada (trecho reto da origem até a tensão de escoamento - se), com grande coeficiente angular (reta "quase" na vertical).

2. Longa deformação com pouco aumento da carga aplicada, ou seja, pequena variação da tensão (escoamento).

3. Aumento da deformação proporcional ao aumento da carga aplicada, ou seja, da tensão. Este aumento ocorre até que a carga aplicada atinja um valor máximo, ou, uma tensão última - su (recuperação).

4. Diminuição do diâmetro do corpo (estricção). Uma diminuição da carga aplicada é suficiente para manter a deformação até a ruptura. (sR: tensão de ruptura; eR: deformação de ruptura).

 

  • Materiais frágeis (ferro fundido, vidro, pedra...)

Diagrama tensão x deformação

 

su: tensão última (máxima tensão que se atinge)

sR: tensão de ruptura (tensão que, se atingida, provoca a ruptura do material)

eR: deformação de ruptura (deformação que, se atingida, provoca a ruptura do material)

 

Fases da evolução do diagrama

Aumento da deformação proporcional ao aumento da carga aplicada até que se atinja a deformação de ruptura (eR) que corresponde à tensão de ruptura (sR) que é igual à tensão última (su).

 O  observação
A deformação até a ruptura (eR) nos materiais frágeis é menor do que nos materiais rígidos, ou, para uma mesma tensão os materiais frágeis rompem antes que os dúteis.

O ensaio de compressão


Pergunta:
Será que o diagrama s x e obtido com ensaio de compressão, ao invés do ensaio de tração como foi visto até agora, seria o mesmo?

 


Resposta:

Para materiais dúteis: o ensaio de compressão poderia ser utilizado até a tensão última, mas a partir daí não, pois na compressão não ocorre a estricção (diminuição) do diâmetro da barra.

Para materiais frágeis: o ensaio de compressão não poderia ser utilizado pois a tensão última de compressão é muito maior do que a tensão última de tração (os materiais são mais resistentes ao esforço de compressão do que de tração), o que, provavelmente, causaria imperfeições nos resultados.