Resumo Ensaio de Fluência PDF

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Procedimento experimental para ensaio de fluência....

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1. Introdução 1.1. O que é fluência? Fluência é o nome dado a um fenômeno que se refere à variação da deformação com o tempo para uma tensão constante aplicada. É um fator de redução de vida útil do material, como citam Marques e Maldonado. 1.2. Características e montagem dos ensaios de fluência Ainda segundo Marques e Maldonado, o ensaio de fluência consiste em sujeitar um corpo de prova a uma tensão constante a uma determinada temperatura. O equipamento utilizado para o experimento garante que a tensão e a temperatura sejam constantes. Para medir a deformação do corpo de prova em função do tempo são utilizados extensômetros, que por sua vez são ligados à amostra por meio de hastes de extensão, como na Imagem 1. 1.3. Tipos de ensaios e seus parâmetros característicos Existem três tipos de ensaios de fluência. Ensaio de fluência propriamente dito: consiste na aplicação de uma carga a determinada temperatura em um corpo de prova. A duração é em geral superior a 1000 horas, porém é possível realizar um ensaio mais breve e, a partir dos dados obtidos, estimar o comportamento a longo prazo. Neste tipo de ensaio, os parâmetros a serem observados são a taxa mínima de fluência e a resistência à fluência. O resultado é representado por uma curva de deformação por tempo, como na Imagem 2. A Imagem 2 mostra, ainda, as três regiões da curva do ensaio de fluência.

Imagem 1: Esquema de um ensaio de fluência.

Imagem 2: Curva típica obtida no ensaio de fluência.

Ensaio de ruptura por fluência: se assemelha ao ensaio anterior, porém com cargas e deformações maiores, de tal modo que o corpo de prova se rompa. É mais breve que o ensaio convencional, porém exige que sejam ensaiados vários corpos de prova para que os resultados sejam significativos. Os parâmetros a seres observados são o tempo e a resistência à ruptura. Relaxação: mede a redução de tensão aplicada ao corpo de prova mediante tensão constante. 1.4. Fluência em uma liga de alumínio Os resultados seguintes foram obtidos num ensaio de fluência de uma liga de Alumínio submetida à tensão de 2,75 MPa, à temperatura de 480ºC.

Logo, a fluência desta liga pode ser descrita pelo gráfico da Imagem 3.

Curva de Fluência 2 Extensão

1.5 1 0.5 0

0

5

10

15

20

25

30

35

40

Tempo (min) Imagem 3: Curva de fluência de uma liga de alumínio.

Esta curva mostra que a região de taxa de deformação constante está aproximadamente entre 10 e 25 segundos. Assim, podemos tomar qualquer subintervalo contido neste intervalo e obter a velocidade de fluência estacionária. Como a velocidade de fluência é dada pela razão da deformação pelo tempo, então, tomando os instantes 18 e 20 minutos, tem-se que: V = (0,88 – 0,82)/(20 – 18) = 0,03 mm / (mm . min) 2. Parte experimental 2.1. Fórmulas da fluência A fluência é um fenômeno cujo estudo é, em geral, experimental. O tempo gasto no ensaio de fluência, porém, nem sempre é viável. Nesta caso, uma alternativa é a fórmula de Larson-Miller, que fornece uma estimativa do tempo de ruptura do material em função da temperatura (T) e de uma constante de Larson-Miller (C). T . [C + log(tr)] = constante, sendo tr o tempo de ruptura do material. 2.2. Análise dos dados experimentais O ensaio realizado em laboratório forneceu os seguintes dados, representados no gráfico a seguir (Imagem 4).

Curva de fluência 6 5 4 3 2 1 0 0

100

200

300

400

500

600

Imagem 4: Curva de fluência de um material polimérico.

A taxa mínima de fluência pode ser encontrada pelo coeficiente de x na aproximação da reta da região de deformação constante. A imagem 5 mostra esta região, bem como a função linear que a aproxima.

Região de taxa de deformação constante 4.95 4.9

f(x) = 0 x + 4.51 R² = 1

4.85 4.8 4.75 4.7 4.65 160

180

200

220

240

260

280

300

A taxa mínima de fluência é, portanto, de 0,0013 mm / (mm .s) 3. Fluência em polímeros 3.1. Importância do estudo de fluência em polímeros Estudar a fluência em materiais poliméricos é fundamental para prever o seu comportamento a longo prazo, estimando a vida útil do material. 3.2. Mecanismos e parâmetros envolvidos A fluência em polímeros envolve propriedades como módulo de elasticidade, limite de resistência à tração, resistências ao impacto e fadiga,

como citam Marques e Maldonado. Também é importante citar a fluência viscoelástica, que é um mecanismo de deformação que ocorre em polímeros. 3.3. Exemplos de aplicação A fluência em polímeros é observada, por exemplo, em partes automotivas, fechamentos de cobertura e revestimentos em geral. 3.4. Comparação das curvas obtidas A curva obtida na fluência da liga de alumínio apresentou com mais clareza as regiões esperadas. A curva do material polimérico, porém, apresentou certa diferença do esperado, uma vez que a carga aplicada variou significativamente no início e fim do experimento. A região de taxa de deformação constante, porém, foi pouco afetada, e indicou que a taxa mínima de fluência foi maior no polímero do que na liga de alumínio, apesar da diferença significativa na temperatura em que se deram os experimentos. 4. Bibliografia http://www.tifnet.com.br/disciplinas/polimeros_aula_01.pdf, acesso em 1 de junho de 2013 http://edificaacoes.files.wordpress.com/2011/04/apo-polimeros-completapublicac3a7c3a3o.pdf, acesso em 01 de junho de 2013 Marques, A. C., Maldonado, Y., Fluência. Departamento de Engenharia de Construção Civil – Escola Politécnica da Universidade de São Paulo....