Universidade Santa Cecília
EXTENSOMETRIA
A DIFUSÃO DA UTILIZAÇÃO DE EXTENSÔMETROS NA ANÁLISE DE DEFORMAÇÕES PARA ALUNOS DAS FACULDADES DE ENGENHARIA INDUSTRIAL E CIVIL

L.D.F. ALMIDA e J. J. SOUZA
Departamento de Engenharia Mecânica
Universidade Santa Cecília - UNISANTA
RESUMO

A medição usando Extensômetros elétricos foi implantada na UNISANTA para ampliar as possibilidades de experimentos práticos neste campo da Engenharia e desenvolver a capacidade de realização de trabalhos em grupo.

ABSTRACT

The measure using Strain gages was estabilished at UNISANTA to broaden possibilities of experimental practices in this engineering field and develop the capacity of group works.
1. INTRODUÇÃO

A partir do ano de 1994 a UNISANTA - Universidade Santa Cecília operacionalizou o Laboratório de Resistência dos Materiais, com ênfase em Extensometria, objetivando aprimorar a formação profissional de seus alunos dos cursos de Engenharia Industrial Mecânica e Engenharia Civil.

2. PROPOSTA

Na grande maioria dos cursos de Engenharia a disciplina de Resistência dos Materiais é ministrada basicamente sob a forma teórica. Assim os alunos recebem um embasamento que deve abranger os mais variados Teoremas e Leis aplicadas na determinação de esforços solicitantes, deformações e dimensionamentos estruturais. Porém esta forma de abordagem da disciplina carece de mecanismos pelos quais o futuro Engenheiro possa verificar, comprovar ou corrigir estudos realizados quanto a um determinado dimensionamento.
O Laboratório de Resistência dos Materiais é com certeza o elo complementar desta cadeira de aprendizado, pois apresenta ao aluno modernas tecnologias, que permitem a verificação e comparação de resultados obtidos teoricamente com dados experimentais.

3. JUSTIFICATIVA

O conhecimento dos reais esforços solicitantes, as tensões e deformações geradas são de extrema importância para o Engenheiro na realização de um Projeto, porém as tensões e consequentemente as deformações não são constantes e uniformes ao longo de um corpo. Estas variam conforme a intensidade, sentido dos esforços e as secções consideradas.
Desta forma torna-se necessária a realização de análise de tensões no corpo, ou seja, procura-se conhecer as tensões principais e os planos onde estas atuam.
O conceito de Tensão é amplamente difundido, porém trata-se de uma grandeza física sob a qual não pode-se realizar medições diretas. Basicamente a determinação da Tensão atuante em um determinado corpo é obtida de duas formas distintas através do conhecimento das:

3.1 A EXTENSOMETRIA

A extensometria é a medição das deformações geradas em um corpo pela ação de esforços externos durante sua utilização.
No Laboratório de Resistência dos Materiais da UNISANTA utiliza-se o método dos Extensômetros colados de resistência elétrica.

3.1.1 EXTENSÔMETROS COLADOS DE RESISTÊNCIA ELÉTRICA

Os Extensômetros elétricos são formados por um filme metálico, com a função de micro-resistência elétrica, montados em uma película de material eletricamente isolante.
Este sensor quando firmemente aderido à superfície de um corpo, acompanha as micro deformações ocorridas, acusando-as através das variações de resistência elétrica do filme metálico.

3.1.2 LEITURA DAS DEFORMAÇÕES

Como as deformações ocorridas na superfície do corpo de prova são muito pequenas, normalmente medidas em me, conseqüentemente as variações de resistência elétrica dos extensômetros também serão muito pequenas.
Para contornar o problema da leitura de pequenas variações na resistência elétrica dos extensômetros, os aparelhos de leitura utilizam um artifício conhecido como Ponte resistiva de Wheatstone.
A Ponte de Wheatstone basicamente possui quatro resistores, sendo ligados em série dois a dois e posteriormente ligados em paralelo, conforme mostra a figura abaixo:
Desta forma fazendo-se a conecção do extensômetro na Ponte de Wheatstone pode-se medir com grande precisão pequenas variações em sua resistência elétrica.

4. LABORATÓRIO DE RESISTÊNCIA DOS MATERIAIS

No Laboratório de Resistência dos Materiais os alunos da UNISANTA realizam experimentos, onde são aplicados os conhecimentos teóricos anteriormente adquiridos no curso de Engenharia e mantém contato com avançadas técnicas de Análises de Tensões.

4.1. EQUIPAMENTOS

Os equipamentos utilizados no Laboratório possuem configuração didática que permite aos alunos além da facilidade de manuseio, leituras precisas de alta confiabilidade.

4.2. AULAS NO LABORATÓRIO

Basicamente as aulas de Laboratório de Resistência dos Materiais abrangem quatro tópicos principais:

4.2.1. EMBASAMENTO TEÓRICO

Inicialmente é feita a explanação aos alunos sobre os princípios da Extensômetria elétrica, tais como:
Posteriormente quando da realização dos experimentos, são discutidos e analisados os objetivos e finalidades dos mesmos, assim como os conceitos de Resistência dos Materiais que serão abordados.

4.2.2. EXPERIMENTOS

Os experimentos realizados no Laboratório de Resistência dos Materiais foram concebidos de forma a abranger o maior número possível de conceitos da disciplina.
Para a realização de cada um dos experimentos os alunos contam com bibliografia específica, de forma a orienta-los durante a execução, conforme descrito no item 4.2.4.
Através da utilização dos Extensômetros elétricos, os alunos efetuam medições das deformações geradas em um corpo pela aplicação de carregamentos e realizam análises das tensões geradas em seções pré-determinadas.
Dentre os experimentos realizados no Laboratório destacamos as seguintes determinações:

4.2.3. RELATÓRIO DE REALIZAÇÃO DE EXPERIMENTO

Após a realização dos experimentos os alunos elaboram relatórios que devem conter basicamente:
A elaboração dos relatórios permite aos alunos a realização de comparações entre valores pré-determinados ou calculados teoricamente, com valores obtidos no experimento, tornando possível então uma eficiente verificação e aplicação dos conceitos adquiridos durante o curso de Engenharia.

4.2.4. PESQUISA BIBLIOGRÁFICA

Para a elaboração dos relatórios torna-se necessária uma pesquisa bibliográfica que normalmente envolvem os princípios de Resistência dos Materiais utilizados nos experimentos, assim como valores tabelados de características tais como: Módulo de Elasticidade, Coeficiente de Poisson, Fatores de Concentração de Tensões, etc.

5. CONCLUSÃO

O Laboratório de Resistência dos Materiais vem atingindo plenamente seu objetivo de aprimoramento proficional dos alunos da UNISANTA aliando o embasamento teórico com a aplicação prática dos mesmos.
Esta certeza é amparada pelo alto grau de interesse e de participação, demonstrados pelos alunos que já passaram pelas aulas do Laboratório de Resistência dos Materiais.

6. BIBLIOGRAFIA

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 KOBAYASHI, A.S. - Handbook on experimental mechanics. Society for Experimental Mechanics Inc. Bethel, USA, 1993.
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 AZEVEDO Jr., J.C. - Medição de deformações, forças e tensões. KRATOS Dinamômetros Ltda. Embu, 1989.
 BROCANELLI, C. - Transdutores elétricos. - ETI Lauro Gomes. São Bernardo do Campo, 1983.
 FIGUEIREDO A., L.D. - Resistência dos Materiais. Volume 1. Universidade Santa Cecília.- Santos, 1990.
 PARKER, H. - Simplified mechanics and strenght of materials. Wiley-Interciencie Publications. USA,1983.
TIMOSHENKO, S.P. - Resistência dos Materiais. - 2aEdição. Editora Edgar Blücher Ltda. São Paulo, 1983.
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