No ensaio, a deformação (alongamento) do corpo de prova é medida entre dois pontos fixos do corpo de prova à medida que a carga aplicada aumenta, e é representada graficamente em função da tensão (carga aplicada dividida pela seção do corpo de prova). Em geral, a curva tensão-deformação assim obtida apresenta quatro zonas diferenciadas:

1. • Deformações elásticas: As deformações estão distribuídas ao longo do corpo de prova, são de pequena magnitude e, se a carga aplicada fosse removida, o corpo de prova recuperaria sua forma inicial. O coeficiente de proporcionalidade entre tensão e deformação é denominado elasticidade ou módulo de Young e é característico do material. Assim, todos os aços têm o mesmo módulo de elasticidade, embora as suas resistências possam ser muito diferentes. A maior tensão atingida nesta região é chamada de limite de escoamento e é o que marca o aparecimento deste fenômeno. Podem existir duas zonas de deformação elástica, a primeira reta e a segunda curva, sendo o limite de proporcionalidade o valor da tensão que marca a transição entre as duas. Geralmente, este último valor não tem interesse prático e um limite elástico (convencional ou prático) é então definido como aquele para o qual ocorre um alongamento predeterminado (0,2%, 0,1%, etc.). É obtido traçando-se uma reta paralela à seção proporcional (reta) com deformação inicial igual à convencional.

2. • Credo ou rendimento. É a deformação repentina do corpo de prova sem aumento da carga aplicada. O fenômeno de fluência ocorre quando impurezas ou elementos de liga bloqueiam os deslocamentos "Deslocamento (defeito cristalino)") da rede cristalina, impedindo seu deslizamento, mecanismo pelo qual o material é deformado plasticamente. Uma vez atingido o limite de escoamento, as discordâncias são liberadas, produzindo deformação repentina. A deformação neste caso também é distribuída uniformemente por todo o corpo de prova, mas concentrando-se nas áreas onde as discordâncias foram liberadas (bandas de Lüders). Nem todos os materiais apresentam este fenômeno, caso em que a transição entre a deformação elástica e plástica do material não é claramente apreciada.

3. • Deformações plásticas: se a carga aplicada nesta área for removida, o corpo de prova recupera apenas parcialmente sua forma, deixando-o permanentemente deformado. As deformações nesta região são mais pronunciadas do que na zona elástica.

4. • Estreitamento"). Em determinado ponto do ensaio, as deformações concentram-se na parte central do corpo de prova, apresentando uma redução acentuada na seção do corpo de prova, ponto em que as deformações continuarão a se acumular até que o corpo de prova rompa naquela área. O estreitamento é responsável pela diminuição da curva tensão-deformação; as tensões não diminuem de fato até a ruptura, o que acontece é que o que está representado é o quociente da força aplicada (aumentando até o início do estrangulamento) entre a seção inicial: quando ocorre o estrangulamento, a seção diminui (e portanto também a força necessária), uma diminuição na seção que não é levada em consideração na representação gráfica. Os materiais frágeis não sofrem estrangulamento ou deformações plásticas significativas, o corpo de prova quebra repentinamente, a carga de ruptura, a carga última ou a resistência à tração são determinadas: o máximo resistido pela amostra dividido por sua seção inicial, o alongamento em (%) e o estrangulamento na área de ruptura.

Outras características que podem ser caracterizadas pelo ensaio de tração são a resiliência “Resiliência (engenharia)”) e a tenacidade, que são, respectivamente, as energias elástica e total absorvidas e que são representadas pela área sob a curva tensão-deformação até o limite elástico no primeiro caso e até atingir a ruptura no segundo.

Os corpos de prova utilizados no ensaio de tração possuem seção transversal circular ou retangular. A parte central deve ser usinada de forma que sua seção seja constante. Se o material for frágil, a superfície precisará ser polida.

O comprimento inicial () da peça de teste está marcado na peça calibrada. O comprimento da peça calibrada deve estar entre e se as amostras forem cilíndricas. Se os corpos de prova forem retangulares ou quadrados, o comprimento estará entre e .

Nas extremidades do corpo de prova a seção aumenta para facilitar sua fixação nas mandíbulas “Clamp (mecanismo)”) da máquina de tração. Essas áreas são chamadas de cabeças. Para evitar áreas onde as tensões estão concentradas, a seção do corpo de prova varia da parte calibrada até a cabeça de forma suave e gradual.

Para que ensaios com corpos de prova de diferentes dimensões sejam comparáveis, ele deve permanecer constante.

• - Limite de proporcionalidade (): Tensão além da qual as deformações não são mais proporcionais às tensões.

• - Limite de elasticidade ( e ): Tensão além da qual as deformações não são mais reversíveis. Seu valor está muito próximo do limite da proporcionalidade. A medição é difícil, pois é necessário aplicar tensão no corpo de prova e posteriormente retirá-lo para verificar se ele recuperou ou não seu comprimento inicial.

Se o corpo de prova recuperar seu comprimento inicial, o limite elástico será maior que a tensão aplicada, e o ensaio deverá continuar com tensões maiores. Se a amostra apresentar deformação permanente, a tensão será maior que o limite elástico. Uma vez deformado, o corpo de prova é inútil e deve continuar a ser dimensionado abaixo e acima do limite de elasticidade utilizando outros corpos de prova.

Para resolver essas dificuldades, são utilizadas duas tensões:

• - Limite de deformação permanente (): Tensão que provoca uma deformação permanente igual a uma determinada percentagem do comprimento inicial. Geralmente o percentual é de 0,2%, indicado por . Para determinar esta tensão, o corpo de prova é submetido a cargas crescentes que são mantidas por 10 segundos e posteriormente eliminadas, medindo-se a deformação permanente. O valor é obtido por interpolação.

A interpolação é uma prática comum quando você tem vários pares de dados (x, y) e deseja determinar a ordenada y, que corresponde a uma determinada abcissa (x).

A interpolação linear considera que a ordenada varia linearmente entre dois pares de pontos. Se você tem o par de dados (1,2), (3,4) e (4,5), e deseja saber a ordenada que corresponde a x = 2,5, pegue os dois primeiros pares de pontos e considere a reta que passa por eles. A ordenada procurada (y = 3,5) será aquela que corresponde a x.

• - Limite de perda de proporcionalidade (): Tensão que provoca um alongamento não proporcional igual a uma determinada porcentagem do comprimento inicial. Geralmente o percentual é de 0,2%, indicado por . Para obter este valor é necessário considerar a intersecção entre a curva de tração e a reta paralela à área proporcional da curva que corta o eixo x pela porcentagem definida.

• - Módulo de Young (E): Relação entre tensão e deformação na zona de comportamento proporcional.

• - Resistência à tração (): Tensão máxima que o corpo de prova suporta durante o ensaio.

• - Resistência à ruptura (): Tensão suportada pelo corpo de prova no momento da ruptura. Desde que o corpo de prova não sofra “estrangulamento”, seu valor é próximo ao da resistência à tração. Uma vez excedida a resistência à tração, a amostra é considerada quebrada.

• - Alongamento na ruptura (A): Maior alongamento plástico alcançado pela amostra. É medido como uma porcentagem.

sendo o comprimento da amostra após o teste.

• - Breakage necking (Z): Diminuição da seção que ocorre após a quebra. É medido como uma porcentagem.

sendo a menor seção do tubo de ensaio.

Se os corpos de prova forem retangulares, o cálculo das tensões de ruptura, da seção, é expresso por:.

sendo a' e b' as dimensões.

• - Trabalho de deformação: Área sob a curva força-alongamento, que é calculada e representa o trabalho que é necessário desenvolver para romper o corpo de prova e a capacidade do material em absorver trabalho. Particularmente na indústria automotiva é de extrema importância conhecer o comportamento das peças de um veículo em caso de colisão.

À medida que o teste avança, a seção da amostra diminui gradualmente e a tensão que ela suporta é:

S sendo a seção do corpo de prova em cada instante, que atinge seu valor mínimo na zona de estrangulamento, e a tensão verdadeira.

À medida que o ensaio avança, o comprimento do corpo de prova aumenta gradativamente, e a deformação deve ser medida em relação ao comprimento que apresenta em cada momento. A deformação será dada por:.

sendo L o comprimento do corpo de prova em cada momento do ensaio, a deformação verdadeira e a deformação de engenharia.

Em muitos metais, a verdadeira tensão e deformação estão ligadas pela relação de Hollomon"):, onde e são constantes características do material.

Muitos metais, como os aços de baixo carbono, não apresentam uma transição gradual entre as zonas de comportamento elástico e plástico. Uma vez excedido o limite da zona elástica, surge uma zona de escoamento ou escoamento, na qual o corpo de prova sofre deformação plástica sob uma tensão flutuante. A existência de fluência se deve à presença de impurezas de nitrogênio.

Nestes casos são definidas duas tensões:

• - Resistência ao escoamento superior (): Tensão medida no primeiro máximo.

• - Limite inferior de escoamento (): Menor tensão suportada pelo corpo de prova.

Quando se projeta um elemento de uma estrutura, é necessário conhecer todas as forças que sobre ele são exercidas, para calcular a sua seção de forma que fique dentro da zona de proporcionalidade entre sua deformação e tensão. Isto garante que a deformação sofrida pelo material seja reversível e proporcional à tensão suportada.

Você realmente não pode avaliar com precisão as forças às quais uma peça estará sujeita. Nestes casos, actua-se aumentando as forças a que a peça pode estar sujeita e/ou reduzindo a resistência do material.

No primeiro caso, as forças que atuam no elemento são multiplicadas por um coeficiente de segurança maior que a unidade. No segundo caso, uma tensão indicativa da resistência do material é dividida por outro coeficiente de segurança maior que a unidade.

As máquinas utilizadas no ensaio de tração consistem em um dispositivo produtor de carga e outro dispositivo que mede cargas e deslocamentos registrados. A máquina deve atender às seguintes características:.

• - A aplicação da força de tração ocorre no sentido do eixo do corpo de prova.

• - Deve ser possível regular a velocidade de aplicação da carga. O processo de download deve ser realizado de forma progressiva.

O dispositivo produtor de carga pode ser mecânico ou pneumático, possuindo um cabeçote móvel e outro cabeçote fixo.

O medidor de carga e deslocamento opera eletronicamente, regulando a velocidade de aplicação da carga e gerando diagramas impressos da curva de tração.

Os ensaios de tração geralmente devem atender aos requisitos das normas com as quais são realizados, que definem a forma e as dimensões do corpo de prova, a velocidade do ensaio, a calibração e precisão do equipamento, as condições ambientais e as informações que devem ser apresentadas no relatório de ensaio. Para materiais metálicos, as normas implementadas são EN ISO 6892-1 e ASTM E8/8M.

• - Teste de compressão.

• - Máquina universal.

• - Teste de estresse (material) "Teste de estresse (material)").

• - diagrama tensão-deformação.

• - O conteúdo deste artigo incorpora material de uma entrada da Enciclopédia Universal Gratuita, publicada em espanhol sob a licença Creative Commons Share-Alike 3.0.

No ensaio, a deformação (alongamento) do corpo de prova é medida entre dois pontos fixos do corpo de prova à medida que a carga aplicada aumenta, e é representada graficamente em função da tensão (carga aplicada dividida pela seção do corpo de prova). Em geral, a curva tensão-deformação assim obtida apresenta quatro zonas diferenciadas:

1. • Deformações elásticas: As deformações estão distribuídas ao longo do corpo de prova, são de pequena magnitude e, se a carga aplicada fosse removida, o corpo de prova recuperaria sua forma inicial. O coeficiente de proporcionalidade entre tensão e deformação é denominado elasticidade ou módulo de Young e é característico do material. Assim, todos os aços têm o mesmo módulo de elasticidade, embora as suas resistências possam ser muito diferentes. A maior tensão atingida nesta região é chamada de limite de escoamento e é o que marca o aparecimento deste fenômeno. Podem existir duas zonas de deformação elástica, a primeira reta e a segunda curva, sendo o limite de proporcionalidade o valor da tensão que marca a transição entre as duas. Geralmente, este último valor não tem interesse prático e um limite elástico (convencional ou prático) é então definido como aquele para o qual ocorre um alongamento predeterminado (0,2%, 0,1%, etc.). É obtido traçando-se uma reta paralela à seção proporcional (reta) com deformação inicial igual à convencional.

2. • Credo ou rendimento. É a deformação repentina do corpo de prova sem aumento da carga aplicada. O fenômeno de fluência ocorre quando impurezas ou elementos de liga bloqueiam os deslocamentos "Deslocamento (defeito cristalino)") da rede cristalina, impedindo seu deslizamento, mecanismo pelo qual o material é deformado plasticamente. Uma vez atingido o limite de escoamento, as discordâncias são liberadas, produzindo deformação repentina. A deformação neste caso também é distribuída uniformemente por todo o corpo de prova, mas concentrando-se nas áreas onde as discordâncias foram liberadas (bandas de Lüders). Nem todos os materiais apresentam este fenômeno, caso em que a transição entre a deformação elástica e plástica do material não é claramente apreciada.

3. • Deformações plásticas: se a carga aplicada nesta área for removida, o corpo de prova recupera apenas parcialmente sua forma, deixando-o permanentemente deformado. As deformações nesta região são mais pronunciadas do que na zona elástica.

4. • Estreitamento"). Em determinado ponto do ensaio, as deformações concentram-se na parte central do corpo de prova, apresentando uma redução acentuada na seção do corpo de prova, ponto em que as deformações continuarão a se acumular até que o corpo de prova rompa naquela área. O estreitamento é responsável pela diminuição da curva tensão-deformação; as tensões não diminuem de fato até a ruptura, o que acontece é que o que está representado é o quociente da força aplicada (aumentando até o início do estrangulamento) entre a seção inicial: quando ocorre o estrangulamento, a seção diminui (e portanto também a força necessária), uma diminuição na seção que não é levada em consideração na representação gráfica. Os materiais frágeis não sofrem estrangulamento ou deformações plásticas significativas, o corpo de prova quebra repentinamente, a carga de ruptura, a carga última ou a resistência à tração são determinadas: o máximo resistido pela amostra dividido por sua seção inicial, o alongamento em (%) e o estrangulamento na área de ruptura.

Outras características que podem ser caracterizadas pelo ensaio de tração são a resiliência “Resiliência (engenharia)”) e a tenacidade, que são, respectivamente, as energias elástica e total absorvidas e que são representadas pela área sob a curva tensão-deformação até o limite elástico no primeiro caso e até atingir a ruptura no segundo.

Os corpos de prova utilizados no ensaio de tração possuem seção transversal circular ou retangular. A parte central deve ser usinada de forma que sua seção seja constante. Se o material for frágil, a superfície precisará ser polida.

O comprimento inicial () da peça de teste está marcado na peça calibrada. O comprimento da peça calibrada deve estar entre e se as amostras forem cilíndricas. Se os corpos de prova forem retangulares ou quadrados, o comprimento estará entre e .

Nas extremidades do corpo de prova a seção aumenta para facilitar sua fixação nas mandíbulas “Clamp (mecanismo)”) da máquina de tração. Essas áreas são chamadas de cabeças. Para evitar áreas onde as tensões estão concentradas, a seção do corpo de prova varia da parte calibrada até a cabeça de forma suave e gradual.

Para que ensaios com corpos de prova de diferentes dimensões sejam comparáveis, ele deve permanecer constante.

• - Limite de proporcionalidade (): Tensão além da qual as deformações não são mais proporcionais às tensões.

• - Limite de elasticidade ( e ): Tensão além da qual as deformações não são mais reversíveis. Seu valor está muito próximo do limite da proporcionalidade. A medição é difícil, pois é necessário aplicar tensão no corpo de prova e posteriormente retirá-lo para verificar se ele recuperou ou não seu comprimento inicial.

Se o corpo de prova recuperar seu comprimento inicial, o limite elástico será maior que a tensão aplicada, e o ensaio deverá continuar com tensões maiores. Se a amostra apresentar deformação permanente, a tensão será maior que o limite elástico. Uma vez deformado, o corpo de prova é inútil e deve continuar a ser dimensionado abaixo e acima do limite de elasticidade utilizando outros corpos de prova.

Para resolver essas dificuldades, são utilizadas duas tensões:

• - Limite de deformação permanente (): Tensão que provoca uma deformação permanente igual a uma determinada percentagem do comprimento inicial. Geralmente o percentual é de 0,2%, indicado por . Para determinar esta tensão, o corpo de prova é submetido a cargas crescentes que são mantidas por 10 segundos e posteriormente eliminadas, medindo-se a deformação permanente. O valor é obtido por interpolação.

A interpolação é uma prática comum quando você tem vários pares de dados (x, y) e deseja determinar a ordenada y, que corresponde a uma determinada abcissa (x).

A interpolação linear considera que a ordenada varia linearmente entre dois pares de pontos. Se você tem o par de dados (1,2), (3,4) e (4,5), e deseja saber a ordenada que corresponde a x = 2,5, pegue os dois primeiros pares de pontos e considere a reta que passa por eles. A ordenada procurada (y = 3,5) será aquela que corresponde a x.

• - Limite de perda de proporcionalidade (): Tensão que provoca um alongamento não proporcional igual a uma determinada porcentagem do comprimento inicial. Geralmente o percentual é de 0,2%, indicado por . Para obter este valor é necessário considerar a intersecção entre a curva de tração e a reta paralela à área proporcional da curva que corta o eixo x pela porcentagem definida.

• - Módulo de Young (E): Relação entre tensão e deformação na zona de comportamento proporcional.

• - Resistência à tração (): Tensão máxima que o corpo de prova suporta durante o ensaio.

• - Resistência à ruptura (): Tensão suportada pelo corpo de prova no momento da ruptura. Desde que o corpo de prova não sofra “estrangulamento”, seu valor é próximo ao da resistência à tração. Uma vez excedida a resistência à tração, a amostra é considerada quebrada.

• - Alongamento na ruptura (A): Maior alongamento plástico alcançado pela amostra. É medido como uma porcentagem.

sendo o comprimento da amostra após o teste.

• - Breakage necking (Z): Diminuição da seção que ocorre após a quebra. É medido como uma porcentagem.

sendo a menor seção do tubo de ensaio.

Se os corpos de prova forem retangulares, o cálculo das tensões de ruptura, da seção, é expresso por:.

sendo a' e b' as dimensões.

• - Trabalho de deformação: Área sob a curva força-alongamento, que é calculada e representa o trabalho que é necessário desenvolver para romper o corpo de prova e a capacidade do material em absorver trabalho. Particularmente na indústria automotiva é de extrema importância conhecer o comportamento das peças de um veículo em caso de colisão.

À medida que o teste avança, a seção da amostra diminui gradualmente e a tensão que ela suporta é:

S sendo a seção do corpo de prova em cada instante, que atinge seu valor mínimo na zona de estrangulamento, e a tensão verdadeira.

À medida que o ensaio avança, o comprimento do corpo de prova aumenta gradativamente, e a deformação deve ser medida em relação ao comprimento que apresenta em cada momento. A deformação será dada por:.

sendo L o comprimento do corpo de prova em cada momento do ensaio, a deformação verdadeira e a deformação de engenharia.

Em muitos metais, a verdadeira tensão e deformação estão ligadas pela relação de Hollomon"):, onde e são constantes características do material.

Muitos metais, como os aços de baixo carbono, não apresentam uma transição gradual entre as zonas de comportamento elástico e plástico. Uma vez excedido o limite da zona elástica, surge uma zona de escoamento ou escoamento, na qual o corpo de prova sofre deformação plástica sob uma tensão flutuante. A existência de fluência se deve à presença de impurezas de nitrogênio.

Nestes casos são definidas duas tensões:

• - Resistência ao escoamento superior (): Tensão medida no primeiro máximo.

• - Limite inferior de escoamento (): Menor tensão suportada pelo corpo de prova.

Quando se projeta um elemento de uma estrutura, é necessário conhecer todas as forças que sobre ele são exercidas, para calcular a sua seção de forma que fique dentro da zona de proporcionalidade entre sua deformação e tensão. Isto garante que a deformação sofrida pelo material seja reversível e proporcional à tensão suportada.

Você realmente não pode avaliar com precisão as forças às quais uma peça estará sujeita. Nestes casos, actua-se aumentando as forças a que a peça pode estar sujeita e/ou reduzindo a resistência do material.

No primeiro caso, as forças que atuam no elemento são multiplicadas por um coeficiente de segurança maior que a unidade. No segundo caso, uma tensão indicativa da resistência do material é dividida por outro coeficiente de segurança maior que a unidade.

As máquinas utilizadas no ensaio de tração consistem em um dispositivo produtor de carga e outro dispositivo que mede cargas e deslocamentos registrados. A máquina deve atender às seguintes características:.

• - A aplicação da força de tração ocorre no sentido do eixo do corpo de prova.

• - Deve ser possível regular a velocidade de aplicação da carga. O processo de download deve ser realizado de forma progressiva.

O dispositivo produtor de carga pode ser mecânico ou pneumático, possuindo um cabeçote móvel e outro cabeçote fixo.

O medidor de carga e deslocamento opera eletronicamente, regulando a velocidade de aplicação da carga e gerando diagramas impressos da curva de tração.

Os ensaios de tração geralmente devem atender aos requisitos das normas com as quais são realizados, que definem a forma e as dimensões do corpo de prova, a velocidade do ensaio, a calibração e precisão do equipamento, as condições ambientais e as informações que devem ser apresentadas no relatório de ensaio. Para materiais metálicos, as normas implementadas são EN ISO 6892-1 e ASTM E8/8M.

• - Teste de compressão.

• - Máquina universal.

• - Teste de estresse (material) "Teste de estresse (material)").

• - diagrama tensão-deformação.

• - O conteúdo deste artigo incorpora material de uma entrada da Enciclopédia Universal Gratuita, publicada em espanhol sob a licença Creative Commons Share-Alike 3.0.