Ensaio de Flexão

O ensaio de flexão consiste na aplicação de uma carga crescente em determinados pontos de uma barra bi apoiada, em geral, os ensaios ocorrem em três (Figura 1a) ou quatro pontos (Figura 1b). Simultaneamente, durante o ensaio são monitoradas a carga aplicada e a deflexão da barra, o ensaio de flexão é caracterizado por trabalhar apenas no regime elástico de deformação até a fratura ou deformação de 5% do CP. Por isso, esse ensaio é amplamente aplicado para materiais frágeis e duros, por exemplo, ferro fundido, aços ferramenta, compósitos e cerâmicos estruturais, mas também pode ser utilizado para polímeros. Através desse ensaio é possível conhecer o comportamento do material e estudar os efeitos da geometria do seu perfil quando submetido a esforços de flexão, muito comuns em aplicações industriais e estruturais. As principais propriedades que podem ser obtidas são a deflexão máxima de ruptura, os módulos de ruptura, elasticidade, resiliência e tenacidade.

Ensaio de flexãoFigura 6: ensaio de flexão, a) três pontos e b) quatro pontos

Equipamento para ensaio de flexão

O ensaio de flexão pode ser realizado em uma máquina universal de ensaio, que é capaz de realizar diversos outros ensaios mecânicos. A máquina pode ser hidráulica ou eletromecânica, a hidráulica é capaz de aplicar cargas maiores, enquanto a eletromecânica permite maior controle sobre variação de velocidade e deslocamento da mesa de carga, no caso do ensaio de flexão, o controle dessa velocidade influencia nos resultados do ensaio. Em geral, as barras são apoiadas em cutelos, batentes ou roletes, que podem girar para minimizar a fricção e atrito entre a interface do CP e dos apoios. Estes são espaçados em uma distância L, que varia de acordo com comprimento corpo de prova utilizado. A carga é aplicada em uma mesa de carga, que distribui a força em um ou dois pontos na barra ensaiada, essa carga aplicada é medida instantaneamente por um dinamômetro ou célula de carga. Enquanto que a deflexão da barra, ou flecha, é medida durante todo ensaio utilizando extensômetro ou relógio comparador.

Corpo de Prova (CP)

Os resultados do ensaio dependem fortemente da geometria do perfil transversal do CP, bem como, da presença de defeitos superficiais. Os corpos de prova são barras com seção transversal qualquer e constante, são preferíveis seções retangulares e circulares para facilitar os cálculos, algumas relações dimensionais são típicas, por exemplo, recomenda-se que a relação comprimento/espessura não seja inferior a 15 e a relação largura/espessura não seja superior a 10. Através da escolha do corpo de prova é possível fazer medições do material e comparar quais os melhores perfis desse mesmo material para determinada aplicação (Figura 2). Para correções de uma seção transversal não completamente uniforme e padronização dos corpos de prova escolhidos e utilizados, segue-se a norma A-438 ASTM.

Gráfico de carga-deflexão em ensaio de flexãoFigura 2: Influência da forma da seção transversal do CP sobre a curva carga-deflexão

Devido a facilidade de preparação do corpo de prova em relação à outros ensaios, quanto mais duro o material, mais esse processo tem vantagens, pois a usinagem e preparação do CP são mais rápidos e simples. Isso justifica a ampla aplicação para metais duros e materiais cerâmicos. Contudo, também pode ser aplicado para polímeros, considerando deformação máxima de 5% no regime elástico. O CP polimérico pode ser injetado ou retirado de chapas, recomendam-se corpos de provas com espessura maiores que 1,6 mm e a relação distância entre o apoios/espessura igual a 16. As normas recomendadas para materiais poliméricos é a ASTM D790 e ISSO 178.

Gráfico tensão-deformação de ensaio de flexão

No caso do ensaio de flexão, pode-se denominar o gráfico como carga-deflexão, esse ensaio permite reproduzir laboratorialmente o comportamento mecânico do material, em situações às quais ele é submetido em aplicações práticas. Durante o ensaio ocorre um complexo estado de tensões no interior do CP, por isso, algumas hipóteses são assumidas. A maioria das equações é previstas na norma ASTM E855 – 90, principalmente para CP de seção transversal circular e retangular. Desse modo, é possível o calcular a deflexão máxima do ensaio, e em seguida os módulos relacionados às propriedades mecânicas.

O módulo de ruptura ou resistência à flexão se relaciona ao valor máximo da tensão de tração na camada mais externa do CP. O módulo de Elasticidade em flexão é obtido com a inclinação da curva, o módulo de Resiliência é determinado em função da tensão aplicada e dimensões do CP no regime elástico e, por fim, o módulo de Tenacidade é calculado através da área total abaixo da curva no gráfico.

VEJA OUTROS TIPOS DE ENSAIOS:


 

Ensaio de tração

O ensaio de tração consiste na aplicação de uma força de tração axial num corpo de prova padronizado, promovendo a deformação do material na direção do esforço, que tende a alongá-lo até fraturar. Devido à facilidade de execução e reprodutibilidade dos resultados, este ensaio é amplamente utilizado. Saiba mais..

Ensaio de compressão

O ensaio de compressão consiste na aplicação uniaxial de carga compressiva em um corpo de prova. Os resultados obtidos nesse ensaio consistem na relação entre a deformação linear, obtida pela medida da distância entre as placas que comprimem o corpo de prova, em função da carga de compressão aplicada em cada instante. saiba mais..

Ensaio de cisalhamento

O ensaio de cisalhamento consiste na aplicação de uma força perpendicular ao eixo longitudinal do corpo, esta força aplicada no plano da seção transversal é chamada de cortante. Reagindo a esta força, o material desenvolve em sua seção transversal uma resistência ao cisalhamento, é exatamente essa resistência, que pode ser determinada através do presente ensaio. Saiba mas..

Ensaio de dobramento

O ensaio de dobramento consiste em dobrar um corpo de prova, isto é, a deformação é predominantemente plástica e o material é dúctil, utiliza-se uma barra de seção transversal constante, que pode ser circular, retangular ou tubular, assentado em dois apoios afastados a uma distância especificada em função das dimensões do corpo de prova. Saiba mais..

Ensaio de embutimento

O ensaio de embutimento avalia a estampabilidade de materiais, relacionando propriedades mecânicas e estruturais da peça com as máximas deformações possíveis de ser realizadas sem que ocorra ruptura, esse ensaio segue as normas ASTM E643-84, NBR5902 e ISO 20482. Saiba mais..

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