ensaio em barra curva

8/3/2019 Ensaio Em Barra Curva

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UNIVERSIDADE FEDERAL DE PERNAMBUCO - UFPECENTRO DE TECNOLOGIA E GEOCINCIAS - CTG

DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA MECNICA - DEMEC

MECNICA DOS SLIDOS 2PROF CARLSON VEROSA

RELATRIO DE ENSAIO EM VIGA CURVA

RAISSA MENEZES ALENCAR


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Recife, abril de 2011

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NDICE

INTRODUO........................................................................................................ Pg 3

EMBASAMENTO TERICO ................................................................................ Pg 4

CARACTERIZAO DO ENSAIO ...................................................................... Pg 8

METODOLOGIA .................................................................................................. Pg 10

PROCEDIMENTOS DE SEGURANA .............................................................. Pg 12

RESULTADOS ...................................................................................................... Pg 13

ANLISE ............................................................................................................... Pg 14

CONCLUSO ........................................................................................................ Pg 17

REFERNCIAS BIBLIOGRFICAS ................................................................... Pg 18

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INTRODUO

Com o passar dos tempos, o melhor entendimento e conhecimento dos materiais,o desenvolvimento de novas ligas e a enorme gama de aplicaes possveis com osmateriais, foram e esto sendo desenvolvidos e padronizados ensaios mecnicos para

testar os materiais e os produtos metlicos.Os principais objetivos de se ensaiar um material (metal), vo desde obterinformaes comparativas constantes sobre um determinado material, at odesenvolvimento de novos materiais.

Pode-se relacionar as principais finalidades de ensaiar os materiais como sendo,gerar informao tcnica para consulta e comparao, tornar a qualidade dos materiaismais uniforme em seu respectivo processo produtivo, agrupar os tipos de material,servir de base de dados para uma correta determinao de qual material usar em umdeterminado projeto de engenharia, servir de referencial comparativo entre locais deensaio diferentes, etc.

Neste trabalho ser relatado o procedimento de um ensaio em viga curva desde a

sua preparao at a anlise dos dados obtidos.

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EMBASAMENTO TERICO

A flexo em barras curvas se diferencia da flexo em barras retas pois, noselementos retos, a deformao normal varia linearmente a partir do eixo neutro. Noelemento curvo, porm, essa hiptese no precisa e, por isso, necessrio o

desenvolvimento de uma equao diferente que descreva a distribuio de tenso.Uma viga curva um elemento que tem eixo curvo e est sujeito a flexo.Alguns exemplos so os elos de corrente e os ganchos, ilustrados nas figuras abaixo.

Figura 01. Elos de corrente e gancho industrial.

A anlise a ser considerada supe que a rea da seo transversal seja constante e tenhaeixo de simetria perpendicular direo do momento aplicado M. Alm disso, o

material deve ser homogneo e isotrpico (que possue as mesmas propriedades fsicasindependente da direo) e comportar-se de maneira linear-elstica quando a carga aplicada. Tambm ser admitido que as sees transversais do elemento permaneam

planas aps a aplicao do momento.Para realizar a anlise, foram identificados na figura a seguir trs raios que

partem do centro de curvatura Cdo elemento:

R : indica a localizao ainda no especificada da linha neutra;r : localiza o ponto arbitrrio ou elemento de rea dA na seo transversal.

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Pode-se notar que a linha neutra se localiza no interior da seo transversal, jque o momento M gera trao na parte inferior da viga e compresso na parte superiorda mesma e, por definio, a linha neutra uma reta de tenso e deformao nulas.

Pode-se notar tambm, que os momentos fletores faro diminuir o comprimentoda superfcie superior da barra e faro aumentar o comprimento da superfcie inferior.Assim, deve existir uma superfcie neutra na barra, ou seja, uma superfcie que mantmseu comprimento constante. Tal superfcie est sendo representada pelo arco DEantesda deformao com raio R; e pelo arco DE com raio R aps a deformao.Denominando de e os ngulos centrais correspondendo, respectivamente, aos arcos

DEeDE, pode-se expressar o fato do comprimento da superfcie neutra ser o mesmoatravs da seguinte relao:

R = R

Agora, considerando o arco de circunferncia JK localizado a uma distncia yacima da superfcie neutra, e nomeando, respectivamente, de re ros raios desse arcoantes e depois da aplicao dos momentos fletores, expressamos a deformao de JKcomo:

= r - r Sabendo que:

r = R y r= R- y

Substituindo essas relaes acima e fazendo = , obtemos:

= - y

Agora, podemos obter a deformao especfica normal de JK dividindo adeformao pelo comprimento original rdo arco. Da,

Assim, pode-se notar que a deformao especfica normal x no varia

linearmente com a distncia y da superfcie neutra.A tenso normal pode ser obtida agora atravs da Lei de Hooke:

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A primeira das equaes acima mostra que a tenso normal tambm no varialinearmente com a distncia y da superfcie neutra. Construindo o grfico de X emfuno dey, obtemos um arco de hiprbole:

Para determinar a localizao da superfcie neutra, deve-se recordar que asforas elementares atuando em qualquer seo transversal devem ser estaticamenteequivalentes ao momento fletorM. Fazendo que a soma das foras elementares atuandoem uma seo seja zero, e a soma de seus momentos fletores em relao ao eixo z sejaigual ao momento fletorM, temos:

Substituindo o valor de Xencontramos:

Finalmente, evidenciamos uma forma de encontrar a linha neutra de uma barracurva:

perceptvel que o valor obtido para R no igual ao centride, o qual

definido pela seguinte expresso:

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Ou seja, a linha neutra da seo transversal de barras curvas no passa pelocentride da seo.

Fazendo mais algumas manipulaes algbricas, possvel chegar seguinteequao:

e concluir que a linha neutra da uma seo transversal est sempre localizada entre ocentride da seo e o centro de curvatura da barra. Considerando ,

podemos escrever a equao acima da seguinte forma:

Finalmente, substituindo E /nas equaes da tenso normal em uma vigacurva, obtemos:

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CARACTERIZAO DO ENSAIO

O ensaio de trao em viga curva consiste na aplicao de uma carga de traocrescente, em uma nica direo, em um dado corpo de prova, previamente preparado enormatizado, at que a barra perca sua curvatura. Muitos dados tcnicos so obtidos

com este ensaio e um dos mais utilizados no mundo metal-mecnico.

Local e Data:

O ensaio foi realizado no dia 22 de maro de 2011 no LABCEMAT(Laboratrio de Caracterizao de Materiais), que fica no galpo departamento deengenharia mecnica no Centro de Tecnologia e Geocincias (CTG), na UniversidadeFederal de Pernambuco (UFPE).

Mquina:

A mquina utilizada para fazer o teste foi a INSTRON 8801 servo hidrulica(garante deformao uniforme) com capacidade de 10 toneladas, mostrada na figuraabaixo. O programa usado no sistema associado mquina foi o Bluehill 2. A garra damquina possui dois batentes que garantem a perpendicularidade do corpo de provafazendo com que o esforo seja totalmente axial.

Figura 02. Mquina servo hidrulica INSTRON 8801.

Figura 03. Programa Bluehill 2.

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Corpo de Prova:

O corpo de prova continha as dimenses descritas no esquema abaixo:

O corpo de prova utilizado era de Ao 1020 e estava um pouco enferrujado,como se pode observar na figura abaixo:

Figura 04. Corpo de prova antes do ensaio.

Velocidade de deformao:

A velocidade de deformao utilizada foi de 9 mm / min.

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METODOLOGIA

Para realizar o ensaio, foi necessrio o preparo prvio dos corpos de provautilizados. Esse preparo foi obtido por meio da usinagem dos materiais, a qual no foifeita pelos alunos.

Antes de colocar o corpo na mquina, foram realizadas medies, e os dadosobtidos foram inseridos no programa Bluehill. Depois disso, o corpo foi colocado namquina, sendo preso por garras de forma que o alinhamento fosse garantido.

Figura 05. Corpo de prova posicionado na mquina.

Figura 06. Detalhe da fixao do corpo de prova.

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Ento, a mquina foi ligada e esperamos alguns minutos at que o corpo deprova se tornasse reto.

Figura 07. Ensaio sendo realizado. Figura 08. Ensaio finalizado.

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PROCEDIMENTOS DE SEGURANA

Para garantir a segurana dos alunos, a mquina INSTRON 8801 foi operada poruma pessoa capacitada para tal e foi sugerido que todos mantivessem distncia damesma. Alm disso, todos na sala utilizaram protetores auriculares, devido ao intenso

barulho produzido durante o ensaio.J para a segurana da prpria mquina, foi visto um boto de acionamento deemergncia em que a mquina para de funcionar instantaneamente.

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RESULTADOS

Figura 09. Corpo de prova aps o ensaio.

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ANLISE

Neste ensaio considera-se que o corpo de prova falha a partir do momento emque comea a haver escoamento.

Antes de atingir esse estgio, o corpo passa por um regime elstico, segundo a

lei de Hooke. Pode-se observar no grfico obtido que tal regime acontece at umcarregamento de aproximadamente 700N.A partir da, vamos usar o embasamento terico para obter a localizao da

superfcie neutra e das tenses na seo crtica.

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CONCLUSO

Ensaiar materiais muito importante, pois em mquinas projetadas, aspeas componentes da estrutura devem ter geometria adequada edefinida para resistirem s tenses impostas sobre elas. Se o material

no resistir s tenses ele chegar ruptura.Como a ruptura extremamente indesejada, necessrio que

se faa um estudo sobre o material utilizado no projeto para que seconheam os limites aos quais a estrutura pode ser submetida.

Alm disso, a unio da teoria com a prtica foi muitoincentivadora para a caminhada acadmica dos futuros engenheirosmecnicos.

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REFERNCIAS BIBLIOGRFICAS

1. BEER, F.P. e JOHNSTON, JR., E.R. Resistncia dos Materiais, 3. Ed. MakronBooks,

1995.

2. Hibbeler, R. C.. Resistncia dos Materiais, 5 edio. So Paulo: Ed.Pearson, 2004

3. http://www.metalmundi.com/si/site/1112?idioma=portugues. Acessado em30/12/2010

4. http://www.ebah.com.br/ensaio-de-tracao-pmr-2202-pdf-a2528.htmlAcessado em 30/12/2010

5. http://www.labciv.eng.uerj.br/rm4/cap_3_vigas_curvas.pdf Acessado13/03/2011

6. http://www.inegi.up.pt/publicacoes/livros/pdf/8.pdf Acessado em 13/03/2011

7.http://courses.washington.edu/me354a/lab2.pdf Acessado em 07/04/2001
http://courses.washington.edu/me354a/lab2.pdf%20Acessado%20em%2007/04/2001http://courses.washington.edu/me354a/lab2.pdf%20Acessado%20em%2007/04/2001http://courses.washington.edu/me354a/lab2.pdf%20Acessado%20em%2007/04/2001

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