Testes de Tração

Como mencionado na seção 3.2.3, as normas (ASTM e DIN) sugerem que devem ser realizados no mínimo três testes, sabendo disso, com o intuito de garantir resultados fidedignos e válidos, definiu-se que seriam executados um total de dez testes. A figura 4.16 apresenta um exemplo dos testes executados.

Fig. 4.16 – Execução dos testes experimentais de bancada; (a) Corpo de prova ASTM D 412 C; (b) CP fixado para a realização dos testes; (c) Resultado dos CPs pós ensaios.

Com base na figura 4.16, observa-se que o corpo de prova não apresenta grandes diferenças em relação ao seu comprimento total, sendo este um comportamento já esperado e típico da borracha, pois sabe-se que ao retirar a carga a borracha retorna ao seu comprimento original e este comportamento estende-se até mesmo com o CP rompido.

Ao observar os resultados fornecidos pela tabela 4.9, é possível constatar que os resultados finais tanto de tensão e deformação apresentaram resultados consideráveis e muito semelhantes aos valores padrões observados para a borracha natural/ vulcanizada que vão de 1,1 – 7 MPa e de 100 – 300 % de tensão e deformação respectivamente (44) e comparando os resultados com estudos de Pedro (61) e ADMET (63), comprova-se que os resultados são próximos, haja vista que para estes dois estudos as tensões de ruptura ficaram entre 2,21 – 2,49 MPa segundo Pedro (61) e 4,55 segundo a ADMET (63) conforme foram descritas nas figuras 4.5 e 4.6.

É importante salientar que das 10 amostras submetidas aos testes de bancada, apenas duas 2 apresentaram resultados destoantes dos demais em relação a tensão máxima, todavia, ainda sim exibiram resultados equivalentes para as taxas de deformação. A tabela 4.9 e a figura 4.17 apresentam os resultados obtidos para as 10 amostras.

Tabela 4.9 – Resultados dos testes experimentais.

Resultados dos testes experimentais de bancada

Amostras Tensão (Mpa) Deformação % (mm/mm)

Máxima Média Mediana Máxima Média Mediana

01 5,02 2,41 2,3073 240 120 120,09 02 2,50 1,16 1,0839 167 84 84,00 03 2,03 0,99 0,9174 170 87 85,04 04 1,34 0,74 0,6330 250 125 85,04 05 1,46 0,77 0,7313 161 81 80,70 06 0,96 0,54 0,5297 102 51 51,13 07 1,56 0,73 0,6278 229 88 75,57 08 1,28 0,64 0,6192 233 90 76,35 09 1,87 0,97 0,9345 364 142 85,04 10 1,25 0,67 0,6701 251 97 79,91 Fonte: própria.

Fig. 4.17 – Resultados experimentais de bancadas obtidos via ensaio de tração uniaxial.

Fonte: própria.

Portanto, para a carga média de 109 N, pode-se dizer que os resultados de tensão e deformação máxima podem ser considerados satisfatórios. Um ponto importante a se comentar é que os resultados conclusivos obtidos podem ser atribuídos ao procedimento de precondicionamento da amostra, pois realizou-se um total de onze ensaios, sendo que o primeiro ensaio foi o único que não foi realizo a pré-carga e logo ao iniciar o ensaio observou- se que o comportamento da amostra aos esforços de tração era praticamente nulo onde apresentava distensão e retração logo em seguida, sendo o mesmo efeito observado nos resultados onde era possível perceber que as cargas aumentavam e retraiam, ou seja, os resultados eram bastante discrepantes se compararmos com a literatura. Este resultado foi descartado por apresentar resultados inconclusivos e imprecisos.

Então, supõe-se que o não condicionamento da amostra através do procedimento de pré- carga, não preparou o material para habituar-se as condições dos esforços de tração. Em contrapartida, ao realizar alguns ciclos de pré-carga nas amostras seguintes, observou-se que estas responderam praticamente de modo instantâneo aos esforços de tração, apresentando distensão e resultados visivelmente mais satisfatórios, o que acabou por ser confirmado com os resultados finais de tensão e deformação.

Com base nos resultados tratados de saída para tensão e deformação, foi possível plotar o gráfico de tensão x deformação. A figura 4.8 apresenta um exemplo de um gráfico de tensão x deformação obtido via testes de bancada.

Fig. 4.18 – Gráfico de tensão x deformação da amostra 04.

Fonte: própria.

Através da análise da figura 4.18, nota-se que a comportamento da curva de tensão x deformação é relativamente similar a curva da borracha descritas anteriormente pelas figuras 2.20 e 2.21, apresentando pouca e/ou nenhuma linearidade entre tensão e deformação, não sendo possível assim obter o limite de proporcionalidade, onde também não é possível identificar os limites de escoamento.

Desta forma, o gráfico da figura 4.18 comprova o que já se era esperado, ou seja, o comportamento não linear da borracha além de não exibir uma clara distinção entre a zona elástica e plástica como nos materiais tradicionais da engenharia, sendo possível cálculos os módulos regionais de tensão e/ou deformação através das equações 2.4 e 2.5. Nota-se também uma correlação bem similar do comportamento da curva de tensão x deformação encontrada por ADMET (63) via figura 2.21 com a figura 2.18, o que atesta o comportamento não linear para os mesmos materiais (borracha natural/vulcanizada) do mesmo modelo de CP (ASTM C) e com medidas de espessura bastante análogas (2 e 2,6 mm respectivamente).

Além do mais, o comportamento da curva de tensão x deformação é bastante semelhante ao da curva encontrada nos trabalhos de Martins et. al. (8, 10, 35, 64), Guzman (23), Griffin et.

al. (56) e Aisling et. al (65), vide figura 2.20, sendo bastante característico o abaulamento da

0,00 0,20 0,40 0,60 0,80 1,00 1,20 1,40 1,60 1,80 2,00 0% 25% 50% 75% 100% 125% 150% 175% 200% 225% 250%

Ten

são

MP

a

(N

/m

m

²)

Deformação em % (mm/mm)

Gráfico Tensão x Deformação

curva em um primeiro momento seguido do crescimento das deformações e da tensão e por fim a queda de tendão.

Contata-se também um comportamento semelhante nos metais que é conhecido como zona de estricção ou “empescoçamento”, que consiste na redução da área da seção transversal, onde toda a deformação subsequente se restringe na zona de constrição (6 e 25), ocasionando assim uma diminuição da tensão até o rompimento do material. Este comportamento foi observado na maioria dos gráficos de tensão x deformação das dez amostras, sendo alguns mais incisivos e perceptíveis e outros mais sutis. Além do mais, observou-se que a estrição do material ocorreu imediatamente após o limite de resistência a tração do material, ou seja, o ponto máximo de tensão suportada.

Todavia, algumas amostras apresentaram comportamento da curva de tensão x deformação bastante diferentes em relação a figura 4.18, a figura 4.19 exemplifica este comportamento distinto.

Fig. 4.19 – Gráfico de tensão x deformação; (a) amostra 05; (b) amostra 07.

Fonte: própria.

O comportamento um tanto linear da amostra 05 e bastante distinto da amostra 07 contrastam-se com a teoria, haja vista que a borracha assim como os TBMs apresentam comportamento não linear, porém a curva segue um determinado padrão, ou seja, os resultados podem ser distintos mas a curva normalmente apresenta o padrão comentado ainda pouco.

Durante o ensaio destas amostras não foi observado quaisquer anomalias ou anormalidades sejam eles no CP ou durante os testes que pudessem justificar a curva diferente.

No entanto, supõe-se que este comportamento irregular pode ser decorrente de alguma falha no material das amostras (discordâncias) e/ou no processo de fabricação do corpo de prova, contribuindo assim para dano ao material ocasionando a dissemelhança do gráfico em relação aos exemplos citados ou estas diferenças podem ser em decorrência de alguma falha não observada durante o ensaio de tração. Porém, apesar dos gráficos serem diferentes da literatura, os resultados ainda sim encaixam-se perfeitamente nos valores de referência para a borracha.

Com base nisso, pode-se afirmar que de certa forma existe linearidade nos gráficos das amostras 05 e 07 (bem no início da curva), sendo assim, a relação do limite de proporcionalidade permite o uso das equações das propriedades mecânicas lineares, permitindo assim encontrar todas as informações de características mecânicas do material. Todavia, deve- se ressaltar que os resultados podem não ser assertivos, pois é conhecido que os polímeros e os tecidos biológicos moles apresentam um comportamento conhecido dito como não linear. A figura 4.20 apresenta as etapas de distensão do corpo de prova até o seu rompimento. Todos as curvas de tensão e deformação assim como os valores de tensão e deformação estarão contidas no apêndice C.

Fig. 4.20 – Etapas dos ensaios de tração uniaxial; (a) Início do ensaio; (b) etapa onde o CP exibe os primeiros sinais de deformação; (c) CP em sua deformação máxima; (d) por fim, o rompimento da amostra.

Fonte: própria.