RESOLUÇÃO DE PROBLEMAS ENSAIO DE TRAÇÃO
1 - Um corpo-de-prova de cobre com seção transversal retangular de 15,2 mm x 19,1 mm é tracionado com uma força de 44.500 N, produzindo apenas uma deformação elástica. Calcule a deformação resultante. E= 110GPa Resposta:
Sempre quando se trata de uma deformação elástica, utiliza-se a Lei de Hooke. = .
O módulo de elasticidade foi dado na questão. Para calcular a deformação resultante, precisa-se calcular a tensão. Para esta, basta dividir a carga pela área da seção transversal.
A seção transversal inicial consiste em um retângulo de lados 15,2 mm e 19,1 mm. Antes de calcular a área, converta as medidas de milímetro para metro, a fim de facilitar no cálculo da tensão. Para calcular esta área, basta multiplicar um lado pelo outro. S0 = 0,0152 m x 0,0191 m = 2,9 x 10-4 m2 Q = 44.500 N
σ = Q/S0 = 44.500 N / 2,9 x 10-4 m2 = 153.279.140,26 Pa = 0,153 GPa (GPa = 109 Pa) ε = σ/E = 0,153 GPa / 110 GPa = 0,00139 (1,39 x 10-3) ou 0,139 %
2 - Uma barra de alumínio com 125 mm de comprimento e que possui uma seção transversal quadrada com 16,5 mm de aresta é tracionada com uma carga de 66.700 N e apresenta um alongamento (∆ ) de 0,43 mm. Assumindo que a deformação seja inteiramente elástica, calcule o módulo de elasticidade do alumínio. Resposta:
Novamente, a deformação é inteiramente elástica.
Para calcular a deformação, basta dividir o alongamento pelo comprimento inicial da barra.
ε = ∆ / L0 = 0,43 mm / 125 mm = 0,00344 ou 3,44 x 10-3
A seção transversal inicial é um quadrado. Para calcular sua área basta multiplicar o lado por ele mesmo, lembrando-se de antes converter de milímetro para metro. S0 = 0,0165 m x 0,0165 m ou (0,0165 m)2 = 2,72 x 10-4 m2
σ = Q / S0 = 66.700 N / 2,72 x 10-4 m2 = 244.995.408,63 Pa = 0,245 GPa E = σ / ε = 0,245 GPa / 3,44 x 10-3 = 71,2 GPa
3 - Considere um arame cilíndrico de níquel com 2,0 mm de diâmetro e 3 x 104 mm de comprimento. Calcule seu alongamento quando uma carga de 300 N é aplicada. Assuma que a deformação seja totalmente elástica. E= 207 GPa Resposta
A seção transversal inicial é uma circunferência. A área da circunferência é: A = (π x D2) / 4 = (π x 0,0022) / 4 = 3,14 x 10-6 m2
σ = Q/S0 = 300 N / 3,14 x 10-6 m2 = 95.541.401,27 Pa = 0,0955 GPa ε = σ / E = 0,0955 GPa / 207 GPa = 4,6 x 10-4 L0 = 3 x 104 mm
ε = ∆ / L0 → ∆ = ε x L0 = 4,6 x 10-4 x 3 x 104 mm = 13,8 mm 4 - Foi realizado ensaio de tração de um corpo-de-prova de aço (1020) com seção transversal retangular de 9 mm x 13 mm. Quando a tensão chegou ao valor de 380 MPa, começou a estricção. Qual foi a carga máxima computada durante o ensaio? S0 = 0,009 m x 0,013 m = 117 x 10-6 m2
A estricção é iniciada quando é aplicada a carga máxima. Tendo-se o valor da tensão quando começou a estricção (chamado de limite de resistência), basta multiplica-lo pela área da seção transversal inicial para se obter a carga máxima. σR = 380 Mpa = 380 x 106 Pa (Mpa = 106 Pa)
σR = Qmáx/S0 → Qmáx = σR x S0 = 380 x 106 Pa x 117 x 10-6 m2 = 44.460 N
5 - Qual material é mais resiliente?
6 - Qual material é mais resiliente?
7 - Qual a ductilidade (A) do material ensaiado?
8 - Dois corpos-de-prova foram testados: um de latão e um de titânio. Ambos tinham o diâmetro da seção transversal inicial igual a 10,2 mm. Após o ensaio, o obteve-se um diâmetro da seção transversal igual a 3,3 mm e 7,6 mm para os corpos-de-prova de latão e titânio, respectivamente. Qual material possui maior ductilidade ( )?
Critérios de aceitação para corpos-de-prova soldados ensaiados por tração
Corpo-de-prova fraturou no cordão de solda:
(a) O limite de resistência o corpo-de-prova não deve ser menor que o limite de resistência do metal de base; (b) Caso sejam soldados metais de base diferentes, o limite de resistência do corpo-de-prova soldado não deve ser menor que o limite de resistência do metal de base menos resistente;
Corpo-de-prova fraturou no cordão de solda:
Corpo-de-prova fraturou no metal de base:
(c) O limite de resistência o corpo-de-prova não deve ser menor que o limite de resistência do metal de solda, nos casos em que for permitido um metal de solda com limite de resistência inferior ao do metal de base; (d) O limite de resistência o corpo-de-prova não deve ser inferior a 95% do limite de resistência do metal de base.
9 - Duas chapas de aço 1040 foram soldadas. Um corpo-de-prova foi retirado da junta soldada e ensaiado. O limite de resistência obtido foi de 501 MPa. Esta solda foi aprovada ou reprovada pela norma? Dados (aço 1040): = 590 MPa
Obs: A fratura ocorreu no cordão de solda. 10 - Uma chapa de aço 1040 foi soldada a uma chapa de aço inox 304. Um corpo-de-prova foi retirado da junta soldada e ensaiado. O limite de resistência obtido foi de 554 MPa. Esta solda foi aprovada ou reprovada pela norma? Dados (aço 1040): = 590 MPa
Dados (aço inox 304):
= 515 MPa
Obs: A fratura ocorreu no cordão de solda. 11 - Duas chapas de liga de alumínio 2024 foram soldadas. Um corpo-de-prova foi retirado da junta soldada e ensaiado. O limite de resistência obtido foi de 170 MPa. Esta solda foi aprovada ou reprovada pela norma? Dados (liga de alumínio 2024): = 185 MPa
Obs: A fratura ocorreu no metal de base.
