Ensaio biaxial
No ensaio biaxial, uma amostra – contrariamente ao ensaio de tração uniaxial – é submetida à carga por intermédio de dois eixos de força.
A carga pode ser exercida adicionalmente ao ensaio de tração ou ao ensaio de compressão por meio de um momento torsor (ensaio de tração-compressão-torção). Para tal, a máquina para ensaios de materiais precisa além do acionamento pela travessa de um acionamento de torção adicional.
Para análises de material mais abrangentes em um campo de tensão de tração biaxial também podem ser realizados ensaios em amostras de tração cruzada. Para o ensaio dessa forma de amostra são necessários quatro eixos de ensaio.
Com os eixos de ensaio adicionais podem ser reproduzidas relações de tensão constante (caminho de tensão linear) e também caminhos de tensão livremente combinados (percurso em degraus).
Ensaio de tração, compressão, torção Ensaio de tração bi-axial cruciforme Máquinas de ensaios
Ensaio de tração-compressão-torção
O ensaio de tração-compressão-torção (ensaio ZDT na sigla em alemão) é um método de ensaio de múltiplos eixos no ensaio de materiais e de componentes o qual combina um momento torsor com um ensaio de tração ou um ensaio de compressão .
Por meio da utilização de um acionamento de torção é causada uma torção da amostra. A atuação de uma força adicional em sentido de tração ou sentido de compressão provoca diferentes tipos de carga sobre a resistência do material.
O momento torsor Mt é calculado a partir da força F na alavanca multiplicada pelo comprimento r da alavanca utilizada: Mt = F ⋅ r
A medição das deformações e/ou das cargas é feita com o auxílio de um transdutor de força e de torque.
Teste de tração biaxial em amostras de tração cruzada
O ensaio de tração biaxial ou também ensaio de tração de dois eixos é uma peculiaridade no ensaio de materiais. As crescentes exigências relativas a materiais fazem com que a determinação de parâmetros das características de materiais de testes uniaxiais já não seja suficiente. Com o ensaio de tração biaxial cruciforme são gerados campos de tensão de tração os quais surgem em situação de carga biaxial de uma amostra de tração cruciforme.
Para gerar o campo de tensão de tração biaxial são necessários quatro eixos de acionamento controláveis e reguláveis individualmente, ou dois eixos de acionamento, respectivamente, no modo operacional Master-Slave.
Quando além da medição e da regulagem da deformação também a regulagem do ponto central na amostra de tração cruciforme é desejada, uma solução com eixos de acionamento individualmente controláveis e reguláveis é obrigatoriamente necessária.
Este teste é principalmente utilizado na pesquisa e desenvolvimento, uma vez que permite ajustar e analisar os valores de tensão definidos no ponto de intersecção da amostra. Para o segmento de ensaios metálicos existe um projeto de norma ISO-FDIS 16842 no qual informações referentes à execução das amostras, ao arranjo do ensaio e à sequência do ensaio são descritas.
O ensaio de tração cruciforme as cargas atuam em duas direções (aqui vertical e horizontal). As setas indicam a tensão nominal. Nos cantos da amostra de tração cruciforme surge durante o ensaio uma tensão especialmente elevada no material, a qual é chamada de tensão de resiliência. As trajetórias de tensão são representadas por linhas vermelhas.
Estratégias de ensaio para caminhos de carga monoaxiais e biaxiais no ensaio de tração cruciforme
Também aqui as duas direções de carga são representadas na vertical e na horizontal. Os dois eixos de ensaio permitem a reprodução de fatores de tensão constante (caminho de tensão linear) e também caminhos de tensão livremente combinados (percurso de degraus).
As estratégias de ensaio resultantes são representadas neste diagrama de forma esquemática.
Medição/regulagem ótica da deformação
Para a medição da deformação no campo de tração-tensão biaxial são utilizados sistemas de medição ótica com os quais além da medição e da regulagem da deformação também é possível, em uma versão ampliada, a regulagem do ponto central da amostra.
As amostras de tração cruciforme devem ser equipadas com as devidas marcações por meio das quais o sistema de medição capta os deslocamentos no respectivo sentido do eixo. Para a medição/regulagem da deformação sempre são necessárias 4 marcações.
Quando a regulagem adicional do ponto central é desejada, uma marcação adicional no centro da amostra é necessária.
