TESTE DE FLEXÃO E FLEXURAL
Uma introdução
O teste de flexão, às vezes chamado de teste de flexão ou teste de viga transversal, mede o comportamento de materiais submetidos a um carregamento simples de viga. É comumente realizado em materiais relativamente flexíveis, como polímeros, madeira e compósitos. No seu nível mais básico, um teste de flexão é realizado numa máquina de ensaios universal, colocando um espécime em duas bigornas de suporte e dobrando-o através de força aplicada em uma ou duas bigornas de carregamento para medir as suas propriedades.
Por que realizar um teste de flexão/flexural?
Os engenheiros frequentemente desejam entender vários aspetos do comportamento de um material, mas um simples teste uniaxial de tração ou compressão pode não fornecer todas as informações necessárias. À medida que o espécime se dobra ou flexiona, ele é submetido a uma combinação complexa de forças, incluindo tração, compressão e cisalhamento. Por esta razão, o teste de flexão é comumente usado para avaliar a reação de materiais a situações de carregamento realistas.
Os dados de testes de flexão podem ser particularmente úteis quando um material é usado como estrutura de suporte. Por exemplo, uma cadeira de plástico precisa fornecer suporte em muitas direções. Enquanto as pernas estão em compressão durante o uso, o assento precisará suportar as forças de flexão aplicadas pela pessoa sentada. Os fabricantes não só querem fornecer um produto que possa suportar as cargas esperadas, mas o material também precisa retornar à sua forma original se ocorrer alguma flexão.
Tipos de testes de flexão/flexural
Um teste de flexão de 3 pontos equilibra um espécime entre duas bigornas inferiores enquanto aplica força de uma única bigorna superior centrada no ponto médio. A área de tensão uniforme é bastante pequena e concentrada sob o ponto de carregamento central. Diferentes normas de teste podem exigir que as bigornas sejam fixas, giratórias ou oscilantes.
Um teste de flexão de 4 pontos difere do teste de 3 pontos por ter duas bigornas superiores posicionadas equidistantes do centro do espécime. Neste teste, a área de tensão uniforme existe entre os pontos de carregamento do vão interno (geralmente metade do comprimento do vão externo). Novamente, dependendo dos requisitos da norma de teste, as bigornas podem precisar ser fixas, giratórias ou oscilantes. Tipicamente, os testes de 4 pontos são usados para medir o módulo de elasticidade na flexão para materiais frágeis.
MÁQUINA DE TESTE DE FLEXÃO / FLEXURAL
componentes e peças
Os testes de flexão são comumente realizados em máquinas de ensaios universais. Estes sistemas consistem em uma estrutura de teste equipada com uma célula de carga, software de teste e garras e acessórios específicos da aplicação, como extensômetros. O tipo de material a ser testado determinará o tipo de acessórios necessários, e uma única máquina pode ser adaptada para testar qualquer material dentro da sua faixa de força simplesmente alterando os acessórios.
| Configuração do teste de flexão | |
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| As estruturas de carga de máquinas de ensaios universais vêm em configurações de coluna única ou dupla e estão disponíveis em capacidades de força de até 2.000 kN. |
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| O software de teste permite aos utilizadores configurar métodos de teste e resultados de saída. |
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| A célula de carga é um transdutor que mede a força aplicada ao espécime de teste. As células de carga Instron são precisas até 1/1000 da capacidade da célula de carga. |
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| O teste de flexão requer bigornas superiores e inferiores para aplicar força em pontos chave do espécime. O número de bigornas é determinado pelo tipo de teste que está sendo realizado. |
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Máquinas de ensaios universais estão disponíveis em uma variedade de tamanhos e capacidades de força, variando de 0,02 N a 2.000 kN. A maioria dos testes de baixa força é realizada em uma máquina eletromecânica de coluna única ou dupla de bancada, enquanto aplicações de força mais alta requerem estruturas de modelo de piso. Os sistemas da Série 6800 da Instron estão disponíveis em faixas de capacidade de até 300 kN e podem realizar uma ampla gama de diferentes tipos de testes, incluindo tração, compressão, flexão, descascamento, rasgo, cisalhamento, atrito, torção, punção e muito mais. Os sistemas servohidráulicos da Série Industrial da Instron são projetados para testes de capacidade ainda maior de metais de alta resistência, ligas e compósitos avançados, e a Electropuls Series é projetada para testes de fadiga dinâmica.
até 300 kN
Sistemas de teste de bancada de coluna única e dupla e de piso com uma faixa de capacidade de força de 0,02 N (2 gf) a 300 kN.
até 2.000 kN
A Série Industrial da Instron inclui estruturas com espaços de teste únicos ou duplos e varia em capacidade de força de 300 kN a 2.000 kN.
Máquinas de teste dinâmico acionadas por motor elétrico linear para testes de fadiga e mecânica da fratura disponíveis em capacidades de força de até 20 kN.
para testes de plásticos, metais, ligas, compósitos, microeletrônicos e componentes
N.º de catálogo 2810-400
N.º de catálogo 2810-182
N.º de catálogo 2810-206
N.º de catálogo W-6810
N.º de catálogo W-6812
N.º de catálogo 2810-410, 2810-411
N.º de catálogo 2810-412, 2810-413
N.º de catálogo 2810-500/505
N.º de catálogo 2810-600/605
ANÁLISE DE DADOS DE TESTES DE FLEXÃO
compreendendo as propriedades mecânicas dos materiais
Os testes de flexão são tipicamente realizados de acordo com as normas ISO, ASTM ou outras reconhecidas, que prescrevem variáveis como a velocidade de teste necessária e as dimensões do espécime. Os espécimes são geralmente rígidos e podem ser feitos de vários materiais, como plástico, metal, madeira e cerâmica. As formas mais comuns são barras retangulares e espécimes de formato cilíndrico.
Um teste de flexão produz tensão de tração no lado convexo do espécime e tensão de compressão no lado côncavo. Isso cria uma área de tensão de cisalhamento ao longo da linha média. Para garantir que a falha primária venha da tensão de tração ou compressão, a tensão de cisalhamento deve ser minimizada controlando a relação vão/profundidade: o comprimento do vão externo dividido pela altura (profundidade) do espécime. Para a maioria dos materiais, S/d=16 é aceitável. Alguns materiais requerem S/d=32 a 64 para manter a tensão de cisalhamento suficientemente baixa.
A tensão máxima da fibra e a deformação máxima são calculadas para incrementos de carga. Os resultados são plotados num diagrama tensão-deformação. A resistência à flexão é definida como a tensão máxima na fibra mais externa. Isso é calculado na superfície do espécime no lado convexo ou de tração. O módulo de flexão é calculado a partir da inclinação da curva tensão vs. deflexão. Se a curva não tiver uma região linear, uma linha secante é ajustada à curva para determinar a inclinação.
Valores calculados, como força máxima e extensão máxima, podem ser registados como num teste normal de tração ou compressão, com base nas leituras da célula de carga e da extensão. Os valores de tensão e deformação são calculados de forma diferente, pois incorporam o vão de suporte do acessório de flexão e o vão de carregamento (para testes de flexão de 4 pontos). É tão importante registar estas medições quanto registar corretamente as dimensões do espécime. Uma vez que estes valores são inseridos no Bluehill Universal, cálculos como o módulo de flexão são automaticamente calculados quando solicitados.
Materiais típicos
Polímeros
Os polímeros são mais comumente testados com um teste de flexão de 3 pontos. A deflexão do espécime é geralmente medida pela posição da travessa, e os resultados do teste incluem resistência à flexão e módulo de flexão.
Madeira e compósitos
Madeira e compósitos são mais comumente testados com o teste de flexão de 4 pontos. O teste de 4 pontos requer um defletômetro para medir com precisão a deflexão do espécime no centro do vão de suporte. Os resultados do teste incluem resistência à flexão e módulo de flexão.
Materiais frágeis
Quando um teste de flexão de 3 pontos é realizado em um material frágil como cerâmica ou concreto, a resistência à flexão é frequentemente chamada de módulo de ruptura (MOR). Este teste fornece apenas dados de resistência à flexão, não de rigidez (módulo). O teste de 4 pontos também pode ser usado em materiais frágeis, embora o alinhamento das bigornas de suporte e carregamento seja crítico nestes casos, e o acessório de teste para estes materiais geralmente possui bigornas autoalinháveis.
NORMAS DE TESTE DE FLEXÃO / FLEXURAL
normas para testes de plásticos, elastômeros e metais
A maioria dos testes é realizada de acordo com normas estabelecidas publicadas por organizações como ASTM e ISO. Estas normas prescrevem parâmetros de teste e resultados aceitáveis para diferentes tipos de matérias-primas, como metais, plásticos, elastômeros, têxteis e compósitos, bem como para produtos acabados, como dispositivos médicos, peças automotivas e eletrônicos de consumo. Estas normas garantem que os materiais e produtos que entram na cadeia de suprimentos exibam propriedades mecânicas previsíveis e não sejam propensos a falhar no seu uso final esperado. Uma vez que as implicações de custo e segurança da falha do produto não podem ser subestimadas, as empresas são incentivadas a investir em equipamentos de teste de alta qualidade e precisão, projetados para ajudá-las a determinar facilmente se os seus produtos atendem ou não às normas aplicáveis.
- ASTM C1550 | tenacidade à flexão de concreto reforçado com fibra
- ASTM C1609 | Teste de flexão de concreto reforçado com fibra
- ASTM C880 | resistência à flexão de pedra de dimensão
- ASTM C99 | módulo de ruptura de pedra de dimensão
- ASTM D143 | propriedades de flexão da madeira
- ASTM D6272 | propriedades de flexão de plásticos e materiais isolantes elétricos
- ASTM D790 | teste de flexão de plásticos
- ASTM E190 | teste de flexão guiada de soldas
- ASTM E290 | teste de flexão de material para ductilidade
- ASTM F2606 | stents vasculares expansíveis por balão de flexão de três pontos e sistemas de stent
