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A diferença entre pressão de engenharia e pressão real: por que os resultados do seu teste de compressão podem estar errados
Na ciência dos materiais, a resistência à compressão refere-se à capacidade de um material resistir à carga compressiva. No entanto, muitos engenheiros podem ignorar diferenças importantes entre as pressões reais e de engenharia ao realizar testes de compressão. Este artigo examinará mais de perto essas diferenças e revelará por que elas podem tornar os resultados dos testes imprecisos.
Conceito básico de resistência à compressão
A resistência à compressão é a carga compressiva máxima que um material pode suportar antes da falha completa. Num procedimento de teste padrão, uma amostra de material é gradualmente submetida a cargas crescentes num compressor, e as alterações nesta carga são registadas em função da deformação para criar uma curva tensão-deformação.
A resistência à compressão costuma ser um indicador-chave no projeto de estruturas, mas metade dos resultados dos testes não revela as verdadeiras propriedades do material.
Medição e Desvio
Os testes de resistência à compressão são realizados principalmente em ambientes padronizados, onde a carga aplicada à amostra por uma máquina de teste de compressão registra a deformação em uma área de tensão específica. No entanto, é aqui introduzida uma distinção muito importante, nomeadamente “pressão projetada” versus “pressão real”.
A pressão de engenharia é baseada na área da seção transversal original da amostra no início do teste, enquanto a pressão real leva em consideração a mudança na área da seção transversal à medida que cargas compressivas são aplicadas. O resultado desta alteração significa que a pressão real pode ser superior à pressão de engenharia sob a mesma carga.
A pressão de engenharia é apenas um conceito idealizado, que não reflete com precisão o desempenho dos materiais sob condições reais.
A influência do atrito de contato
Ao realizar testes de compressão, o atrito entre os pontos de contato pode afetar bastante a precisão dos resultados do teste. Quando uma amostra é retida sob pressão, sua expansão lateral é inibida, o que resulta em uma deformação ovóide visual chamada "efeito cilindro" que distorce a forma da amostra de teste e afeta sua capacidade de carga.
A presença de atrito no teste induz uma distribuição de tensão não uniforme, o que significa que a pressão é maior em algumas áreas do que em outras.
Necessidade de métodos de correção
Para melhorar a precisão dos testes, os engenheiros devem empregar vários métodos para corrigir desvios causados pelo atrito e pela geometria. Por exemplo, lubrificantes apropriados podem ser usados, ou materiais com propriedades de redução de atrito podem ser usados para revestir a amostra e testar as superfícies de contato da máquina. Isso promove uma distribuição de carga mais uniforme, resultando em dados de teste mais precisos.
Além disso, utilizando técnicas avançadas como simulação numérica e análise de elementos finitos, é possível compreender o comportamento dos materiais com mais detalhes e prever o desempenho da resistência à compressão sob diferentes condições. Esses métodos podem fornecer uma compreensão mais abrangente das propriedades dos materiais e garantir que não ocorram falhas no desenvolvimento e nas aplicações de novos materiais.
Conclusão
Os testes de compressão são uma parte essencial dos testes de materiais, mas a precisão dos resultados dos testes é frequentemente afetada pela diferença entre a pressão de engenharia e a pressão real. Os engenheiros devem estar cientes destes possíveis desvios e tomar medidas para reduzir o seu impacto. Você considerou esses fatores-chave para garantir a confiabilidade dos resultados do seu teste?
