Identificação experimental de curvas tensão-deformação a taxa constante por ensaios axiais de impacto em corpos de prova de PVC e PP

Abstract

Esse estudo identifica as curvas tensão x deformação a taxa constante através de ensaios axiais de impacto em corpos de prova de PVC e PP. O impacto é produzido por uma massa de 4,8 kg, deixada cair da altura necessária à obtenção da energia de impacto desejada. Seguindo orientações de normas, ensaios com energias de impacto de até 20 J foram feitos. No entanto, o equipamento disponível permite atingir energias em torno de 103 J, quando a massa é deixada cair de seu nível mais alto, 2,2 m, atingindo velocidade máxima de 6,57 m/s. Esse valor de velocidade restringe os ensaios aos classificados como de baixa velocidade. A teoria básica de elastoplasticidade é apresentada, descrevendo-se a metodologia aplicada no pacote comercial ANSYS 11.0 para solucionar o problema de plasticidade incremental. Uma breve explanação sobre as normas aplicáveis a componentes sujeitos a impacto é apresentada. Mostra-se a teoria de extensometria como um embasamento para a posterior análise experimental. Em um capítulo a parte, apresenta-se o tema principal que é a identificação das curvas tensão-deformação a taxa constante, bem como a metodologia utilizada para a obtenção dessas curvas. As curvas de material a partir das quais as curvas a taxa constante são derivadas também são apresentadas, assim como curvas complementares, como as curvas de plastificação dos materiais. Finalmente, simulações dos corpos de prova e de uma tampa defletora real de motor elétrico feita em polímero são mostradas, visando exemplificar a utilização das curvas experimentais. This study identifies the stress x strain curves at constant strain rate through axial impact tests in PVC and PP specimens. The impact is produced by a 4,8 kg mass dropped from the necessary height to obtain the desired impact energy. Following standard orientations, tests with impact energies up to 20 J were done. However, the available equipment allow to achieve energies about 103 J, when the mass is dropped from its highest level, 2,2 m, achieving maximum velocity of 6,57 m/s. This value of velocity restricts the tests into the so called low velocity ones. The basic elastoplasticity theory is presented, describing the methodology applied in the commercial package ANSYS 11.0 for solution of the incremental plasticity problem. A short explanation about the standards applicable to components subjected to impact is presented. Extensometer theory is shown as a foundation for posterior experimental analysis. In a specific chapter, the aim of this study is presented, which is the identification of the stress x strain curves at constant strain rate along with the methodology applied to obtain these curves. The material curves from which the constant strain rate curves are derived are shown too, as well as complementary curves, like material plastification curves. Finally, simulations of the tested specimens and a real electric motor fan cover made in polymer are shown, in order to exemplify the utilization of the experimental curves.