O material ensaiado é o cloreto de polivinila (PVC). Os corpos de prova foram fabri- cados a partir de uma placa de PVC laminada. Buscou-se fabricar os corpos de prova na direção de laminação, para minimizar uma possível influência da ortotropia do material na variabilidade dos resultados dos ensaios. A geometria do corpo de prova foi usinada se- gundo os critérios geométricos estabelecidos pela norma ASTM D2990-01 (ASTM, 2001).
4.3. Caracterização do PVC pelo ensaio de fluência 85
Tabela 4.1: Tolerâncias para a exatidão dos sistemas de medição utilizados no ensaio.
Grandezas Especificações da Norma
Geometria do corpo de prova Tolerâncias geométricas estabelecidas na norma ASTM Carregamento aplicado Tolerância de ±1% da carga desejada
Deformação medida ±1% da deformação medida
Medição do tempo ±1% do valor medido
Controle de temperatura ±2 oC
Umidade relativa ±5%
O aparato experimental utilizado para a caracterização do material pelo ensaio de fluência é apresentado na figura (4.3). O aparato consiste basicamente em um dispositivo de aplicação de um "degrau de carregamento" sobre o corpo de prova, um forno (estufa) para submeter o material a uma determinada temperatura, durante a realização do ensaio, e de um sistema de medição para acompanhar a deformação do corpo de prova ao longo da realização do ensaio. O dispositivo mecânico utilizado para aplicar o carregamento de forma simultânea aos corpos de prova é apresentado nas figuras (4.4) e (4.5), o mesmo consiste em uma mesa com um sistema de cames que permite um suave deslocamento vertical da mesa, permitindo a aplicação do carregamento de forma simultânea aos corpos de prova. Para minimizar os efeitos de desalinhamentos na fixação das garras aos corpos de prova, utilizou-se o gabarito apresentado na figura (4.6).
Estufa Sistema de aplicação do carregamento Peso Braço de Alavanca Corpo de Prova Extensômetro para Monitorar a deformação
Figura 4.3: Aparato experimental do ensaio de fluência.
O sistema utilizado para a medição da deformação de um ponto na superfície do corpo de prova ao longo da realização do ensaio, consiste basicamente de extensômetros do fabricante EXCEL e uma ponte amplificadora Spider 8 do fabricante HBM. A figura (4.7)
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Figura 4.4: Ilustração da aplicação simultânea do carregamento a oito corpos de prova.
Figura 4.5: Dispositivo mecânico utilizado para aplicação de forma simultânea do car- regamento aos corpos de prova.
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Figura 4.6: Gabarito utilizado para minimizar os efeitos de possíveis desalinhamentos na fixação das garras ao corpo de prova.
apresenta um dos corpos de prova instrumentado.
Figura 4.7: Corpo de prova instrumentado.
Vários ensaios foram realizados com o objetivo de avaliar a repetitividade dos resulta- dos. A figura (4.9) apresenta o resultado do ensaio de três corpos de prova a 40oC. Neste
4.3. Caracterização do PVC pelo ensaio de fluência 88 ilustrado na figura (4.8)), sendo a meia ponte formada por um extensômetro colado na face do corpo de prova e outro em um "dummy". O dummy é um artifício utilizado para compensar deformações oriundas de variações térmicas, quando um extensômetro é co- lado em uma amostra do material que não se encontra sujeita a carregamentos mecânicos, sofrendo apenas o efeito de variações térmicas. O Apêndice (D) apresenta o princípio de funcionamento do dummy, além das configurações dos extensometros utilizados.
Extensômetro nesta face Extensômetro na face oposta Meia Ponte Meia Ponte Dummy Dummy
Figura 4.8: Ilustração do posicionamento dos dois extensômetros nas faces do corpo de prova.
Os resultados mostrados na figura (4.9) apresentam variações que ocorrem devido à atuação de fontes de erros e incertezas na realização do ensaio. A média dos resultados das duas meias pontes de cada corpo de prova é apresentada na figura (4.10), diminuindo de forma considerável a variação nos resultados entre os corpos de prova.
A variação nos resultados se confirmou em novos ensaios a 40oC, cujos resultados são
apresentados na figura (4.11) quando dois corpos de prova, com quatro meias pontes em cada face do corpo e em uma mesma linha da seção transversal, foram utilizados para medir a deformação do corpo de prova, durante a realização do ensaio. A meia ponte é formada com um dummy. A média dos resultados das meias pontes é apresentado na figura (4.12), demonstrando uma redução na variabilidade dos resultados entre os corpos de prova.
A figura (4.13) apresenta os resultados de quatro corpos de prova a 50 oC e 30 oC,
respectivamente, com uma ponte completa em cada corpo de prova (a figura (4.14) ilustra a disposição dos extensômetros e a figura (4.15) apresenta os corpos de prova sendo
4.3. Caracterização do PVC pelo ensaio de fluência 89 100 102 104 106 108 0.35 0.4 0.45 0.5 0.55 0.6 0.65 0.7 0.75 0.8 t [s] J(t) [1/GPa] cp1 1 cp1 2 cp2 1 cp2 2 cp3 1 cp3 2
Figura 4.9: Resultados do ensaio a 40oC de três corpo de prova em PVC com duas meias
pontes cada um.
100 102 104 106 108 0.35 0.4 0.45 0.5 0.55 0.6 0.65 0.7 0.75 t [s] J(t) [1/GPa] cp1 cp2 cp3
Figura 4.10: Média dos resultados das duas meias pontes de cada corpo de prova a 40oC.
ensaiados). A ponte completa soma as deformações das duas faces do corpo de prova, fazendo um papel semelhante ao das duas meias pontes do experimento anterior. Os resultados do ensaios demonstram a necessidade de utilização da medição da deformação em duas faces opostas do corpo de prova como sugerido pela referência (Tomlins, 1995).
As variações horizontais entre as curvas é fruto de diversos erros sistemáticos presentes em cada corpo de prova, de difícil eliminação, tais como: diferenças entre o peso próprio de cada dispositivo de apliação de carga, desalinhamento na colagem dos extensômetros, desalinhamento na fixação dos corpo de prova, imperfeições no próprio material, gradientes térmicos no interior da estufa, etc..
4.4. Utilização da regressão não-linear na determinação dos parâmetros do modelo do