AULA 4 - ENSAIOS MECÂNICOS (1)

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ENSAIOS MECÂNICOS
FACULDADE MULTIVIX
AULA 4
Professor: Sandro De Carvalho
2023
Frequentemente os materiais são
submetidos a operações por longos
períodos sob condições de elevadas
temperaturas.
Estas condições são favoráveis a
mudanças de comportamento dos
materiais em função do processo de
difusão dos átomos, movimento de
discordâncias, escorregamentos de
contornos de grãos e da recristalização.
O processo de fratura tecnologicamente
mais importante em alta temperatura é a
Fratura por Fluência.
FLUÊNCIA
FLUÊNCIA
O fenômeno da fluência deve ser levado em
consideração no projeto de componentes que
trabalharão em altas temperaturas, tais como:
Turbinas a vapor e aeronáutica,
Vasos de pressão em sistemas geradores de energia.
Outros exemplos: filamento de lâmpadas, o
relaxamento dos aros das armações oculares e
deformação em tubos de plástico.
O ensaio de Fluência é utilizado para análise dos
materiais sob estas condições e que permitam
evitar a falha por fluência.
FLUÊNCIA
No caso de metais e cerâmicas cristalinas, a deformação
por fluência é importante quando a temperatura de
trabalho é da ordem de 30 a 60% da temperatura absoluta
de fusão (Tfusão em K ou Tm).
Grande quantidade de fluência pode ocorrer em
polímeros e vidros quando submetidos a carregamentos
em temperaturas acima de Tg (temperatura de transição
vítrea).
Existe uma grande diferença no comportamento em
fluência entre as diferentes classes de metais.
FLUÊNCIA
Definição - O que é Fluência
Fenômeno pelo qual metais e ligas tendem a
sofrer deformações plásticas quando submetidos
por longos períodos a tensões constantes, porém
inferiores ao limite de resistência normal do
material. Pode ser ativada pela temperatura (sua
ocorrência é comum a temperaturas elevadas), e
se manifesta com o passar do tempo.
Esta deformação produz fissuras no material e
pode levar à ruptura.
À temperatura ambiente, a deformação das
estruturas metálicas é muito pequena, a não ser
que a carga adquira uma tal intensidade que se
aproxime da tensão de ruptura.
Entre os equipamentos que estão sujeitos a falhar
por fluência estão as turbinas a jato e os
geradores a vapor.
Ensaio de 
Fluência
Objetivo: determinar a vida útil do material nas condições de 
carga constante, durante um período de tempo e sob 
temperaturas elevadas 
Corpos de Prova: similares aos do ensaio de tração
A deformação é medida e traçada em função do tempo
decorrido até ocorrer a fraturado CP.
Curva Típica
-Estágio primário: onde a velocidade de
fluência é rápida ocorre nas primeiras horas.
Velocidade de deformação decrescente –
encruamento.
-Estágio secundário: A taxa de fluência é
constante. Estágio de duração mais longo.
Equilíbrio entre os processos de encruamento e
recuperação.
-Estágio terciário: Aceleração na taxa de
fluência, estricção seguido de ruptura.
Efeito da Tensão e da Temperatura
Quanto maior a temperatura e/ou a 
tensão maior a deformação final por 
fluência que ocorre em menos tempo.
Menor o tempo de vida do 
componente.
Efeito da Temperatura e da Tensão sobre a Fluência
Falha por fluência de 
uma tubulação
Falha por fluência 
de uma paleta de
turbina de avião
NORMAS PARA ENSAIO DE 
FLUÊNCIA
ISO 899-1:
Título: Plastics - Determination of creep behaviour - Part 
1: Tensile creep
ASTM E139 - Standard Test Methods for Conducting 
Creep, Creep-Rupture, and Stress-Rupture Tests of 
Metallic Materials:
Título: ASTM E139 - Standard Test Methods for 
Conducting Creep, Creep-Rupture, and Stress-Rupture 
Tests of Metallic Materials
ASTM D2990 - Standard Test Methods for Tensile, 
Compressive, and Flexural Creep and Creep-Rupture of 
Plastics:
Título: ASTM D2990 - Standard Test Methods for Tensile, 
Compressive, and Flexural Creep and Creep-Rupture of 
Plastics
OUTRAS: ABNT NBR ISO 204, ABNT NBR ISO 899-1, 
ABNT NBR ISO 11687, ASTM C1161
Outros Fatores que afetam a fluência em metais
✓Estrutura cristalina:
✓Precipitados:
✓Contornos de grão:
 complexa resistência à fluência
 fração resistência à fluência
 tamanho de grão  resistência à fluência
Fluência em materiais poliméricos
Na fluência, o material polimérico pode se deformar além do 
seu limite de escoamento, de maneira irrecuperável e 
comprometendo seu desempenho, principalmente em 
componentes que serão submetidos a temperaturas elevadas.
Geralmente, a ruptura por fluência de um polímero é o 
resultado da interação de um ou mais eventos, tais como 
deformação viscoelástica, ruptura de ligações primárias ou 
secundárias, escoamento por cisalhamento, deslizamento 
entre cadeias, formação e crescimento de vazios e colapso 
das fibras, com defeitos intrínsecos e externos, resultando na 
formação e crescimento de trincas e na ruptura final.
Dependendo do polímero, da sua estrutura e das suas 
interações com as condições de trabalho, tais como 
temperatura, tensão e tempo, ocorrerá o predomínio de 
alguns destes eventos.
A identificação de tais eventos predominantes é crucial para 
o desenvolvimento e aplicação de critérios de fratura para 
predizer a ruptura por fluência e, assim, determinar a 
extrapolação confiável dos dados de ruptura por fluência das 
condições de ensaio para as condições de serviço.
https://pt.wikipedia.org/wiki/Pol%C3%ADmero
ensaio de fluência
A partir do ensaio de fluência também é possível 
obter o módulo sob fluência, a curva tensão versus 
deformação isócrona e a curva de fluência até a 
ruptura.
Assim, é possível definir o material polimérico que 
terá melhor desempenho sob as condições finais de 
uso, garantindo o bom funcionamento durante a 
vida útil do produto.
http://www.ccdm.ufscar.br/polimeros-ensaios-tecnologicos/ensaios-mecanico/ensaio-de-fluencia/
ENSAIO DE 
TORÇÃO
ENSAIO DE TORÇÃO
Esse tipo de teste é utilizado para avaliar a resistência de um material à torção, que é o 
movimento de rotação ao redor de um eixo longitudinal.
Aqui estão algumas razões pelas quais esses ensaios são realizados:
Avaliação da Resistência:
Os ensaios de torção permitem medir a resistência de um material à torção, fornecendo informações cruciais 
sobre a capacidade do material de suportar cargas rotacionais.
Projeto de Componentes Mecânicos:
Em projetos de engenharia mecânica, especialmente na concepção de eixos, hastes e outros componentes 
sujeitos a forças de torção, os ensaios ajudam a determinar as propriedades mecânicas necessárias para garantir o 
desempenho seguro e confiável desses componentes.
ENSAIO DE TORÇÃO
Caracterização de Materiais:
Os ensaios de torção auxiliam na caracterização de materiais, fornecendo dados sobre a resposta do material a 
esforços de torção. Isso é importante para entender como diferentes materiais se comportam quando sujeitos 
a cargas rotacionais.
Normas e Certificações:
Muitas normas e especificações industriais exigem ensaios de torção para garantir a conformidade dos 
materiais com padrões de qualidade e segurança.
Pesquisa e Desenvolvimento:
Na pesquisa científica e no desenvolvimento de novos materiais, os ensaios de torção são essenciais para 
entender as propriedades mecânicas dos materiais em condições de torção.
Análise de Falhas:
Em casos de falha de componentes mecânicos, os ensaios de torção podem ajudar a entender as causas da 
falha, identificando se a mesma foi devida a esforços de torção excessivos.
EXEMPLO DE 
TORÇÃO
Uma ponta do eixo está ligada à roda, por 
meio do diferencial traseiro.
A outra ponta está ligada ao motor, por 
intermédio da caixa de câmbio.
O motor transmite uma força de rotação a 
uma extremidade do eixo. Na outra 
extremidade, as rodas oferecem resistência ao 
movimento. Como a força que o motor 
transmite é maior que a força resistente da 
roda, o eixo tende a girar e, por consequência, 
a movimentar a roda.
Esse esforço provoca uma deformação elástica 
no eixo, como mostra a ilustração ao lado.
ENSAIO DE TORSÃO
A partir do momento torsor e do
ângulo de torção pode-se elaborar
um gráfico semelhante ao obtidono ensaio de tração.
Estas propriedades são
determinadas do mesmo modo
que no ensaio de tração e têm a
mesma importância, só que são
relativas a esforços de torção.
ENSAIO DE TORÇÃO
Este ensaio é bastante utilizado para verificar o
comportamento de eixos de transmissão, barras de
torção, partes de motor e outros sistemas sujeitos a
esforços de torção. Nesses casos, ensaiam-se os próprios
produtos.
É importante ressaltar que o ensaio de torção não se
restringe apenas a materiais metálicos, mas também pode ser
aplicado em polímeros, cerâmicas e compósitos. Cada tipo de
material apresenta características específicas de resistência à
torção, e o ensaio é projetado de acordo com as propriedades
e normas pertinentes a cada um.
Em resumo, o ensaio de torção é uma técnica valiosa na
engenharia e ciência dos materiais, permitindo a avaliação da
resistência de um material à torção e fornecendo informações
essenciais para o projeto e a fabricação de componentes e
estruturas.
Normas para a Realização do Ensaio de Torção
As principais normas para a realização do ensaio de torção, incluindo as emitidas pela
ABNT, ISO e ASTM, são as seguintes:
ISO 898-1: Especifica os requisitos para o ensaio de torção em parafusos e produtos relacionados.
Aborda aspectos como preparação dos corpos de prova, condições de ensaio, procedimentos de
medição e critérios para aceitação ou rejeição dos parafusos testados. É fundamental para avaliar
a resistência à torção desses elementos de fixação.
ASTM E143: Define os procedimentos e práticas para o ensaio de torção em materiais metálicos.
Inclui a preparação dos corpos de prova, dispositivos de fixação, métodos de aplicação de torque
e técnicas de medição de torque e ângulo de torção. Também estabelece critérios para cálculo das
propriedades mecânicas.
https://www.iso.org/standard/60610.html
https://www.astm.org/standards/e143
Principais Vantagens do Ensaio de Torção
Avaliação realista da resistência à 
torção
Informações sobre ductilidade e 
tenacidade
Capacidade de realizar ensaios 
em diferentes temperaturas
Possibilidade de caracterização 
de materiais heterogêneos
Facilidade de execução e 
interpretação
Avaliação de propriedades 
específicas
Capacidade de comparação entre 
diferentes materiaiS
ENSAIO DE DOBRAMENTO
Avaliação da Resistência e 
Ductilidade dos Materiais
O ensaio de dobramento é
um dos principais ensaios
mecânicos utilizados na
engenharia e ciência dos
materiais para avaliar a
resistência à flexão e a
ductilidade de diferentes
tipos de materiais
https://biopdi.com.br/artigos/ensaios-mecanicos/
https://biopdi.com.br/artigos/ensaios-mecanicos/
O que é o Ensaio de Dobramento?
O ensaio de dobramento é uma técnica utilizada para avaliar a
resistência de um material à deformação plástica causada por flexão
repetida. Nesse teste, uma amostra do material é submetida a forças
de flexão até que ocorra a falha. O objetivo é determinar a
capacidade do material de suportar dobramentos sem fraturar-se.
Esse ensaio é realizado aplicando-se uma carga em uma região
específica da amostra, causando a flexão do material. A carga é
gradualmente aumentada até que ocorra a falha por fratura ou
trincamento. Durante o ensaio, são registrados parâmetros como a
carga aplicada, a deformação e o ângulo de dobramento alcançado
antes da falha.
O ensaio de dobramento é amplamente utilizado para determinar a
ductilidade e a tenacidade de materiais. A ductilidade refere-se à
capacidade do material de se deformar plasticamente sem fraturar-se,
enquanto a tenacidade mede a resistência do material a fraturas por
impacto.
Através desse ensaio, é possível avaliar a capacidade do material de
resistir a deformações plásticas repetidas, como as encontradas em
diversas aplicações práticas. Essas informações são fundamentais
para a seleção adequada de materiais em projetos de engenharia,
garantindo a segurança e a durabilidade de estruturas e
componentes.
Tipos de processo de Dobramento
Dobramento Guiado:
No processo de dobramento guiado, são utilizados dispositivos específicos, como matrizes, punções e ferramentas de conformação,
para direcionar o material durante o dobramento.
O dobramento guiado é amplamente utilizado na indústria devido à sua capacidade de produzir peças com geometrias complexas e
precisas, garantindo um alto grau de repetibilidade.
É comumente empregado em setores como a fabricação de estruturas metálicas, automotiva, aeroespacial e na produção de
componentes eletrônicos.
Dobramento Livre:
No processo de dobramento livre, não há nenhum tipo de guia ou controle externo aplicado ao material durante o dobramento.
Nesse processo, a flexibilidade do material é explorada para que ele se dobre naturalmente sem a necessidade de dispositivos
adicionais.
O dobramento livre é comumente utilizado em atividades artísticas, na produção de peças artesanais, em trabalhos manuais e na
criação de protótipos.
Ensaio de Dobramento e Flexão
Aplicação dos ensaios de dobramento
• Ensaio de dobramento em corpos de provas soldados
• O ensaio de dobramento em corpos de prova soldados, retirados de chapas ou
tubos soldados, é realizado geralmente para a qualificação de profissionais
que fazem solda (soldadores) e para avaliação de processos de solda.
Tipos de 
processo de 
Dobramento
Dobramento Semiguiado:
Orientação parcial do material durante o dobramento, mas sem o
uso de dispositivos de conformação rígidos. Nesse caso, o
operador ou as ferramentas exercem um controle parcial sobre o
trajeto do material durante o processo de dobramento.
É frequentemente utilizado em situações em que é necessária uma
adaptação do processo às características específicas da peça, como
na produção artesanal, prototipagem rápida e produção de peças
únicas.
Ensaio de Dobramento e Flexão
Dobramento Livre:
No processo de dobramento livre, não há
nenhum tipo de guia ou controle externo
aplicado ao material durante o dobramento.
Nesse processo, a flexibilidade do material é
explorada para que ele se dobre naturalmente
sem a necessidade de dispositivos adicionais.
O dobramento livre é comumente utilizado em
atividades artísticas, na produção de peças
artesanais, em trabalhos manuais e na criação de
protótipos.
Ensaio de
Dobramento e
Flexão
Dobramento Guiado:
No processo de dobramento guiado, são utilizados dispositivos
específicos, como matrizes, punções e ferramentas de
conformação, para direcionar o material durante o dobramento.
O dobramento guiado é amplamente utilizado na indústria
devido à sua capacidade de produzir peças com geometrias
complexas e precisas, garantindo um alto grau de repetibilidade.
É comumente empregado em setores como a fabricação de
estruturas metálicas, automotiva, aeroespacial e na produção de
componentes eletrônicos.
Ensaio de Dobramento e
Flexão
Aplicação dos ensaios de dobramento
Ensaio de dobramento em corpos de
provas soldados
Na avaliação da qualidade da
solda costuma-se medir o 
alongamento da face da solda. O
resultado serve para determinar
se a solda é apropriada ou não
para uma determinada aplicação.
Ensaio de Flexão
Ensaios de Flexão
Introdução
O ensaio de flexão é realizado em materiais frágeis e em materiais resistentes,
como o ferro fundido, alguns aços, estruturas de concreto e outros materiais que em
seu uso são submetidos a situações onde o principal esforço é o de flexão.
Ensaio de Flexão
Generalidades do ensaio
A montagem do corpo de prova para o ensaio de flexão é 
semelhante à do ensaio de dobramento. A novidade é que se
coloca um extensômetro no centro e embaixo do corpo de
prova para fornecer a medida da deformação que chamamos
de flexa, correspondente à posição de flexão máxima.
Ensaio de
Dobramento e
Flexão
Generalidades do ensaio
Nos materiais frágeis, as flexas medidas são
muito pequenas. Consequentemente, para determinar a
tensão de flexão, utilizamos a carga que provoca a fratura
do corpo de prova.
Ensaio de Dobramento e Flexão
Propriedades mecânicasavaliadas
O ensaio de flexão fornece dados que permitem avaliar diversas propriedades
mecânicas dos materiais. Uma dessas propriedades é a tensão de flexão.
A tensão de flexão é influenciada pelo momento fletor e pelo momento
de inércia e o módulo da resistência transversal.
Ensaio De Flexão
Propriedades mecânicas avaliadas
Momento fletor
O produto da força pela distância do ponto de aplicação da
força ao ponto de apoio origina o que chamamos de momento,
que no caso da flexão é o momento fletor (Mf).
Ensaio de Dobramento e Flexão
Propriedades mecânicas avaliadas
Momento de inércia.
Ensaio de Flexão
Módulo da resistência transversal.
Este módulo significa para a flexão o mesmo
que a área da seção transversal significa para a
tração. O valor deste módulo é conhecido 
dividindo-se o valor do momento de inércia (J) pela
distância da linha neutra à superfície do corpo de
prova (c).
	Slide 1: ENSAIOS MECÂNICOS 
	Slide 2: FLUÊNCIA
	Slide 3: FLUÊNCIA
	Slide 4: FLUÊNCIA
	Slide 5: FLUÊNCIA
	Slide 6: Ensaio de Fluência
	Slide 7: Curva Típica
	Slide 8: Efeito da Tensão e da Temperatura
	Slide 9
	Slide 10: Efeito da Temperatura e da Tensão sobre a Fluência
	Slide 11: NORMAS PARA ENSAIO DE FLUÊNCIA
	Slide 12: Outros Fatores que afetam a fluência em metais
	Slide 13: Fluência em materiais poliméricos 
	Slide 14
	Slide 15: ENSAIO DE TORÇÃO
	Slide 16: ENSAIO DE TORÇÃO
	Slide 17: ENSAIO DE TORÇÃO
	Slide 18: EXEMPLO DE TORÇÃO
	Slide 19: ENSAIO DE TORSÃO
	Slide 20: ENSAIO DE TORÇÃO
	Slide 21: Normas para a Realização do Ensaio de Torção 
	Slide 22: Principais Vantagens do Ensaio de Torção 
	Slide 23: ENSAIO DE DOBRAMENTO
	Slide 24: Avaliação da Resistência e Ductilidade dos Materiais 
	Slide 25: O que é o Ensaio de Dobramento? 
	Slide 26: Tipos de processo de Dobramento 
	Slide 27: Ensaio de Dobramento e Flexão
	Slide 28: Tipos de processo de Dobramento 
	Slide 29: Ensaio de Dobramento e Flexão
	Slide 30: Ensaio de Dobramento e Flexão
	Slide 31: Ensaio de Dobramento e Flexão
	Slide 32: Ensaio de Flexão
	Slide 33: Ensaio de Flexão
	Slide 34: Ensaio de Dobramento e Flexão
	Slide 35: Ensaio de Dobramento e Flexão
	Slide 36: Ensaio De Flexão
	Slide 37: Ensaio de Dobramento e Flexão
	Slide 38: Ensaio de Flexão