Universidade Federal do Rio Grande do Norte Centro

Universidade Federal do Rio Grande do Norte Centro de Tecnologia – Departamento de Materiais Engenharia de Materiais BLU 2405– Resistência e Falha em Materiais Considerações sobre Ensaios de Flexão e Ensaios de Torção Prof. Wanderson Santana da Silva, Dr. Eng. 1 – Introdução aos Ensaios de Flexão; 2 – Introdução aos Ensaios de Torção;

Ensaios de Flexão - O ensaio consiste na aplicação de uma carga (P) crescente em uma barra de geometria padronizada e assim mede-se o valor desta carga versus a deflexão, v, no centro do corpo de prova. Este ensaio é regido por normas como a ASTM E 855 – 90, por exemplo. - O mesmo pode ser realizado nas configurações em três ou quatro pontos: - Grande aplicação para materiais frágeis ou de elevada dureza, como o caso de Fo. Fo, aços ferramentas, aços rápidos, e cerâmicas estruturais, pois estes materiais, devido a baixa ductilidade não permitem ou dificultam a utilização de ensaios mecânicos de tração pura. - Para os Materiais Dúcteis estes ensaios não são utilizados, mas existem duas variantes que são os ensaios de dobramento e de tenacidade à fratura, CTOD.

- As fibras superiores comprimida e inferiores tracionadas. - A Tensão é proporcional a distância da linha neutra. - Da resistência dos materiais pode-se mostrar que: O deslocamento de qualquer ponto na barra submetida a flexão simples (3 pontos) é dada por: Em x=l/2 Para o caso de seção circular: Para o caso de seção retangular:

MÓDULO DE RUPTURA ( fu) Ø para seções com as geometrias dispostas nas figuras anteriores, o módulo de ruptura para o ensaio de três pontos é dado por: • Seção circular • Seção Retangular Nota: de acordo com a ASTM E 855 -90, para o ensaio de quatro pontos e barra de seção transversal retangular, o módulo de ruptura é dado por: onde a é a distância entre o suporte e o ponto de carga mais próximo.

RESUMINDO (FLEXÃO EM TRÊS PONTOS) σ = M. c/I σ = Tensão M = Momento Fletor Máximo I = Momento de Inércia da Secção Reta Transversal c = Distância entre a Linha Neutra e a Superfície do Corpo de Prova Secção Retangular Secção Circular

Variação de E com a % porosidade Variação de fu com a % porosidade

Influência da Geometria do Corpo de Prova A curva resposta do ensaio depende fortemente da geometria da seção transversal do CP, mesmo para uma mesma seção transversal. Em se tendo a mesma seção transversal, aumentar o momento de inércia, aumenta a resistência à flexão, uma vez que variam com a geometria a resistência das fibras do material. O Momento de Inércia expressa o grau de dificuldade em se alterar o estado de movimento de um corpo. Quanto maior o Momento de Inércia, maior será a força P necessária para fletir o componente. Contribui para a elevação do momento de inércia a porção de massa que está afastada do eixo de giro (Veja o caso da Viga em I). Em outras palavras: quanto maior o momento de inércia, menor será a tensão de flexão atuando no componente, fixada uma força P.

Ensaio de Torção Na figura abaixo está apresentado um corpo de prova típico de ensaio de torção. Ele é montado entre duas garras da máquina e é torcido. Note a Deformação cisalhante do elemento na seção reduzida do corpo de prova tubular.

Geometria de Uma Falha: Correlação com as Tensões Máximas Normais e Cisalhantes - Quando um elemento constituído por um material frágil é submetido a um teste de torção, ocorre falha por fratura mas em planos de máxima tensão normal. - Os materiais dúcteis falharão onde atuarem máximas tensões cisalhantes. - Desta forma, conclui-se que elementos frágeis são menos resistentes em tração do que em cisalhamento, enquanto elementos dúcteis são menos resistentes em cisalhamento.