LABORATÓRIO DE EST-15 1 a EXPERIÊNCIA 2015

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Igor César Candal
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1 LABORATÓRIO DE EST-15 1 a EXPERIÊNCIA 2015 OBJETIVO: Familiarização com os extensômetros elétricos de resistência e instrumentação correlata: 1. Verificação do fator de sensibilidade de um extensômetro elétrico de resistência (em tração e compressão); 2. Aplicação: uso do extensômetro elétrico de resistência para medida do esforço cortante numa viga; 3. Determinação das tensões principais, e suas direções, em um ponto de um elemento estrutural. 1 a PARTE: Calibração do instrumento medidor de deformações e verificação do valor do fator de sensibilidade do extensômetro elétrico de resistência.

2 Dados: a= 4,00 in t= 0,255 in b = 1 in Material da Viga: ALCLAD 2024-T3 com E= 10,5x10 6 psi. Extensômetros elétricos de resistência (1 e 2), Micro-Measurements (fabricante), tipo EA BT-120, resistência 120 Ω e = 2,11 htm Instrumento Medidor: Indicador de deformações modelo P.350 de fabricação Vishay. PROCEDIMENTO: 1. Colocar resistências de calibração no braço ativo da ponte no instrumento medidor e verificar sua leitura. 2. Para um valor de P= 10,00 lbs. medir as deformações específicas nas regiões de flexão pura e comparar com os valores teóricos: a) usando apenas o extensômetro 1 b) usando apenas o extensômetro 2 c) usando os extensômetros 1 e 2 em uma única ponte de modo a somar seus sinais.

3 2 a PARTE: Medição do esforço cortante numa viga Dados: Material da viga: Liga de alumínio 2024-T3 com E= 10,5x10 6 psi. 1, 2, 3, 4: extensômetros de resistência EA BT-120, resistência 120 Ω e = 2,08. Instrumento Medidor: Indicador de deformações modelo P.350 de fabricação Vishay Measurements Group, North Carolina-USA. PROCEDIMENTO 1. Ligar os extensômetros 1, 2, 3 e 4 na ponte de tal forma que sua deformação indicada por ela seja proporcional à carga P aplicada. 2. Ler a deformação indicada no instrumento medidor e calcular o esforço cortante P da viga.

4 A expressão do esforço cortante em função das deformações é determinada a seguir: M P( L x) M a b Px (1) P M L M a b (2) V V E a b 4 4 (3) a d M a b 2EI M b (4) Assim temos, V Ld V E P 2 a b 4 EI 4 (5) Nota-se que a saída da ponte é diretamente proporcional a P e independente de x. A ponte indicará uma deformação igual a: Ld 2 a b P (6) EI

5 3 a PARTE: Medidas estáticas em um cilindro sob pressão interna OBJETIVO: Ilustrar o uso de extensômetros elétricos de resistência tipo roseta para a determinação das tensões principais e sua direção sob um estado bi-axial de tensões. ESCOPO: Por medidas de deformação, determinar o completo estado de tensões em um cilindro submetido a uma pressão interna de 400 psi. Extensômetros elétricos foram colocados com diferentes eixos de referência. Em todas estas disposições os extensômetros deveriam indicar o mesmo resultado previsto teoricamente. CORPO DE PROVA: Cilindro de aço fechado em ambos extremos Diâmetro interno: 3,5 in. Espessura da parede: 0,120 in. Comprimento: 30 in. PROPRIEDADES DO MATERIAL: Tensão de ruptura: psi Tensão de escoamento: psi Módulo de elasticidade: 29,0x10 6 psi. Coeficiente de Poisson: 0,283 EXTENSÔMETROS ELÉTRICOS: A resistência elétrica de todos os extensômetros é nominalmente 120Ω. Os fatores de sensibilidade dos extensômetros axial, circunferêncial e roseta retangular são de 2,08. Extensômetros tipo CEA UR-120. Micro-Measurements (fabricante)

RESULTADOS REQUERIDOS: 1. Determinar as tensões principais σ1 e σ2 e suas direções com respeito aos eixos correspondentes das deformações medidas. a. com extensômetros axial e circunferêncial. b.

6 RESULTADOS REQUERIDOS: 1. Determinar as tensões principais σ1 e σ2 e suas direções com respeito aos eixos correspondentes das deformações medidas. a. com extensômetros axial e circunferêncial. b. com a roseta retangular. 2. Comparar com os cálculos teóricos. PROCEDIMENTO: 1. Zerar os canais do sistema de aquisição de dados referentes aos extensômetros e ao transdutor de pressão. 2. Aplicar incrementalmente pressão ao cilindro até um valor máximo de 400 psi e armazenar as leituras de todos os extensômetros bem como a leitura do transdutor de pressão ao longo do tempo. 3. Aliviar a pressão até zero e verificar a leitura de todos os extensômetros.

7 4. Traçar a curva pressão vs. deformação para cada extensômetro. As curvas para uma roseta podem ser colocadas juntas em um mesmo gráfico. 5. Dos gráficos do ítem 4, calcular as deformações para uma pressão de 127,7 psi em cada extensômetro. 6. Desprezando os efeitos da sensibilidade transversal nos extensômetros, calcular os valores das tensões principais e determinar suas direções com os eixos correspondentes, para cada uma das duas disposições dos extensômetros: a. por meios analíticos b. por meios gráficos (Utilizando o Circulo de Mohr) 7. Verificar os resultados do ítem 6, fazendo os cálculos teóricos para as tensões tangencial σt e axial σl na superfície externa do cilindro, dadas por: t l 2 b a 1 t 2 2 ap 2 2 (7) onde: a = raio interno b = raio externo P = pressão interna OBS: Material disponível em ftp:// /donadon/est-15

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