Dinâmica e comportamento mecânico de materiais e estruturas: modelagem e análise de dados

Abstract

A determinação adequada de propriedades mecânicas de materiais metálicos, seguindo requisitos normativos e equipamentos calibrados, se faz necessária quando estas são utilizadas principalmente na especificação de estruturas e produtos. O ensaio mecânico de tração é o teste experimental mais empregado na academia e na indústria para o desenvolvimento de pesquisa ou ensaios de controle de materiais. Para o analista dos dados gerados, a partir da execução de um ensaio mecânico de tração em material metálico, além da norma apropriada a ser seguida e do equipamento calibrado a ser utilizado, se faz necessário um prévio conhecimento das definições matemáticas das propriedades mecânicas que podem ser estimadas com este ensaio. Neste contexto, o presente trabalho apresenta uma fundamentação teórica sobre as definições matemáticas das propriedades mecânicas que podem ser estimadas com a execução de um ensaio mecânico de tração. O material metálico selecionado para a execução dos ensaios é o aço SAE 1005, sendo um aço de baixo carbono, versátil e com várias aplicações nos diferentes segmentos da indústria. A classificação e a composição química do aço SAE 1005 foi determinada com a técnica de espectrometria de emissão óptica, que determina os elementos e sua quantidade presentes em um material através do comprimento de onda emitido após a excitação de seus átomos. Um exemplo de aplicação do aço SAE 1005 é na construção de vasos de pressão, equipamentos que também possuem diversas aplicações na indústria ao longo de uma cadeia de produção. A versatilidade dos vasos de pressão faz com que eles sejam na maioria das vezes encomendados e projetados especificamente para cada função, ao invés de fazer parte de uma linha de produção padronizada, sendo então imprescindível que cada projeto analise as propriedades e os limites dos materiais à serem utilizados, a fim de evitar acidentes. Um outro objetivo do trabalho consiste em tratar estatisticamente dados obtidos das propriedades mecânicas desse aço, obtidas a partir de um diagrama tensão-deformação. Os corpos de prova foram retirados de um vaso de pressão padrão, sendo estes posicionados nas garras da máquina universal e submetidos à força de tração axial até sua ruptura. O tratamento estatístico dos dados consiste em efetuar cálculos de medidas de tendência central e de variabilidade, assumindo distribuição Normal.