aula 09 - ensaio de torção

8/3/2019 Aula 09 - Ensaio de Toro

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Prof. Brenno Ferreira de Souza Engenheiro Metalrgico

Introduo

E o que dizer de um virabrequim de automvel,dos eixos de mquinas, polias, molas helicoidais ebrocas?Em todos estes produtos, o maior esforomecnico o de toro, ou seja, quando essesprodutos quebram porque no resistiram aoesforo de toro.A toro diferente da compresso, da trao edo cisalhamento porque nestes casos o esforo aplicado no sentido longitudinal ou transversal, ena toro o esforo aplicado no sentido derotao.

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O Ensaio de Toro

O ensaio de toro de execuorelativamente simples, porm para obter aspropriedades do material ensaiado so

necessrios clculos matemticos complexos.Como na toro uma parte do material estsendo tracionada e outra parte comprimida,em casos de rotina podemos usar os dados doensaio de trao para prever como o materialensaiado se comportar quando sujeito atoro.

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Rotao e Toro

Pense num corpo cilndrico, preso por uma desuas extremidades, como na ilustrao abaixo.

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Rotao e Toro

Imagine que este corpo passe a sofrer a aode uma fora no sentido de rotao, aplicadana extremidade solta do corpo.

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Rotao e Toro

O corpo tender a girar no sentido da fora e,como a outra extremidade est engastada, elesofrer uma toro sobre seu prprio eixo.

Se um certo limite de toro for ultrapassado,o corpo se romper.

O eixo de transmisso dos caminhes umtimo exemplo para ilustrar como atua esteesforo.

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Rotao e Toro

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Uma ponta do eixo est ligada roda, pormeio do diferencial traseiro. A outra pontaest ligada ao motor, por intermdio da caixa

de cmbio.



Rotao e Toro

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O motor transmite uma fora de rotao auma extremidade do eixo. Na outraextremidade, as rodas oferecem resistncia

ao movimento.



Rotao e Toro

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Como a fora que omotor transmite maior que a foraresistente da roda, oeixo tende a girar e,por conseqncia, amovimentar a roda.

Esse esforo provocauma deformaoelstica no eixo, comomostra a ilustrao.



Rotao e Toro

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Analise com ateno odesenho e observe que: D o dimetro do eixo e L,

seu comprimento; a letra grega minscula

(fi) o ngulo dedeformao longitudinal; a letra grega minscula

(teta) o ngulo de toro,medido na seotransversal do eixo;

no lugar da fora derotao, aparece umelemento novo: Mt, querepresenta o momentotorsor.



Momento Torsor

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No existe coisa mais chata queum pneu furar na hora errada.E os pneus sempre furam emhora errada! Se j lhe aconteceude ter de trocar um pneu comuma chave de boca de braocurto, voc capaz de avaliar adificuldade que representa soltaros parafusos da roda com aqueletipo de chave.Um artifcio simples ajuda areduzir bastante a dificuldade derealizar esta tarefa: bastaencaixar um cano na haste dachave, de modo a alongar ocomprimento do brao.



Momento Torsor

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Fica claro que oalongamento do brao dachave o fator que facilitao afrouxamento dosparafusos, sob efeito domomento da foraaplicada.



Momento Torsor

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Momento de uma fora o produto da intensidade dafora (F) pela distncia do ponto de aplicao ao eixodo corpo sobre o qual a fora est sendo aplicada (C).Em linguagem matemtica, o momento de uma fora(Mf) pode ser expresso pela frmula:

Mf = F x C.De acordo com o Sistema Internacional de Unidades(SI), a unidade de momento o newton x metro (N.m).Quando se trata de um esforo de toro, o momentode toro, ou momento torsor, tambm chamado detorque.



Propriedades Avaliadas

A partir domomento torsore do ngulo detoro pode-se

elaborar umgrficosemelhante aoobtido no ensaiode trao, quepermite analisaras seguintespropriedades:

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Propriedades Avaliadas

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Estas propriedades so determinadas do mesmomodo que no ensaio de trao e tm a mesmaimportncia, s que so relativas a esforos de

toro.Isso significa que, na especificao dos materiaisque sero submetidos a esforos de toro, necessrio levar em conta que o mximo torque

que deve ser aplicado a um eixo tem de serinferior ao momento torsor no limite deproporcionalidade.



Corpo de Prova

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Este ensaio bastante utilizado para verificar ocomportamento de eixos de transmisso, barras detoro, partes de motor e outros sistemas sujeitos aesforos de toro.Nesses casos, ensaiam-se os prprios produtos.Quando necessrio verificar o comportamento demateriais, utilizam-se corpos de prova.Para melhor preciso do ensaio, empregam-se corposde prova de seo circular cheia ou vazada, isto ,

barras ou tubos.Estes ltimos devem ter um mandril interno paraimpedir amassamentos pelas garras do aparelho deensaio.



Corpo de Prova

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Em casos especiais pode-se usar outrassees.Normalmente as dimenses no sopadronizadas, pois raramente se escolhe esteensaio como critrio de qualidade de ummaterial, a no ser em situaes especiais,como para verificar os efeitos de vrios tipos

de tratamentos trmicos em aos,principalmente naqueles em que a superfciedo corpo de prova ou da pea a maisatingida.



Corpo de Prova

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Entretanto, o comprimento e o dimetro docorpo de prova devem ser tais que permitamas medies de momentos e ngulos detoro com preciso e tambm que nodificultem o engastamento nas garras damquina de ensaio.Por outro lado, tambm muito importante

uma centragem precisa do corpo de prova namquina de ensaio, porque a fora deve seraplicada no centro do corpo de prova.



Equipamentos

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O ensaio de toro realizado emequipamento especfico: a mquina de toro.

Esta mquina possui duas cabeas s quais o

corpo de prova fixado.Uma das cabeas giratria e aplica ao corpode prova o momento de toro.

A outra est ligada a um pndulo que indica,numa escala, o valor do momento aplicado aocorpo de prova.



Equipamentos

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Fraturas Tpicas

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O aspecto das fraturasvaria conforme o corpode prova seja feito dematerial dctil ou frgil.

Os corpos de provas demateriais dcteisapresentam umafratura segundo umplano perpendicular aoseu eixo longitudinal.



Fraturas Tpicas

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Para materiais frgeis, a fraturase d segundo uma superfcieno plana, mas que corta oeixo longitudinal segundo umalinha que, projetada num plano

paralelo ao eixo, forma 45aproximadamente com omesmo (fratura helicoidal).


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Fraturas Tpicas

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Certamente os assuntos que voc acabou deestudar esto longe de esgotar a literaturadisponvel sobre este tipo de ensaio.

Dependendo de sua rea de trabalho eespecialidade, ser necessrio umaprofundamento.


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Exerccios

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1. O ensaio de toro realizado .................................... .a) ( ) na mquina universal de ensaios;

b) ( ) na prensa hidrulica;c) ( ) em equipamento especial para o ensaio;

d) ( ) em dispositivo idntico ao do ensaio de trao.

2. O material frgil, ao ser fraturado na toro, apresenta:a) ( ) fratura idntica ao material dctil;

b) ( ) fratura perpendicular ao eixo do corpo de prova;c) ( ) fratura formando ngulo aproximado de 45 com oeixo do corpo de prova;d) ( ) fratura em ngulo diferente de 45 com o eixo docorpo de prova.


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Exerccios

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No diagrama ao lado,escreva: A no ponto que

representa o limite deescoamento;

B no ponto querepresenta o limite deproporcionalidade;

C no ponto querepresenta o momentode ruptura;

D no ponto querepresenta o momentomximo.


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Exerccios

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Um corpo cilndrico est sob ao de umafora de toro de 20 N, aplicada num pontosituado a 10mm do centro da sua seo

transversal. Calcule o torque que est atuandosobre este corpo.


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OBRIGADO!

Niquelndia, 2011

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