CISALHAMENTO

 Ensaio de cisalhamento

O ensaio de cisalhamento consiste na aplicação de uma força perpendicular ao eixo longitudinal do corpo, esta força aplicada no plano da seção transversal é chamada de cortante.

Reagindo a esta força, o material desenvolve em sua seção transversal uma resistência ao cisalhamento, é exatamente essa resistência, que pode ser determinada através do presente ensaio, simultaneamente a medição da deformação sofrida pelo eixo, conforme ilustrado na figura 1.

Comumente, três tipos de materiais são ensaiados, materiais rígidos, adesivos e compósitos. Sendo que nesses dois últimos, o objetivo é forçar as camadas em direções opostas, a fim de deslizá-las umas sobre as outras, dessa forma é possível testar a resistência ao cisalhamento das camadas laminadas e juntas.

Figura 1: Dispositivo de ensaio de cisalhamento de um eixo

Normas para realização de ensaio de cisalhamento

A resistência ao cisalhamento é relacionada à geometria do material, por isso o ensaio é frequentemente realizado em produtos acabados.

Por exemplo, pinos, rebites, parafusos, cordões de solda, barra e chapas. Em geral, não há normas técnicas para especificação dos corpos de prova, quando necessário, a empresa desenvolve seus próprios procedimentos e modelos para o ensaio.

No caso de compósitos e adesivos, existem diversas normas ASTM e ISO que normalizam o estudo e procedimentos de ensaio de matrizes poliméricas (ASTM D4255), de conjuntos rígidos (ASTM C273, ISSO 4587), da laminação de compósito (ASTM D732) da adesão de adesivos em plásticos, metais ou até em madeiras (ASTM D905, D1002, D3528).

Equipamento para realização do ensaio de cisalhamento

Para a realização do ensaio de cisalhamento pode-se utilizar a máquina universal de ensaios, apenas devem ser adaptados alguns dispositivos e acessórios em função do que se pretende ensaiar.

A máquina de ensaios pode ser hidráulica ou eletromecânica, sendo que a segunda é mais adequada para o controle de velocidade, devido ao sistema de motor elétrico e caixa de redução.

Os resultados podem ser influenciados por altas velocidades de aplicação de carga, por isso, essa aplicação deve ser lenta e controlada.

Quanto aos dispositivos utilizados, para o ensaio de pinos, rebites, juntas soldadas e parafusos o dispositivo é simplificadamente ilustrado na Figura 1, é possível observar as duas regiões de cisalhamento do eixo inserido entre três chapas, as zonas de cisalhamento surgem quando o dispositivo é tracionado ou comprimido, gerando forças cortantes no eixo ensaiado, que com o andamento do ensaio e a elevação dessa força, tende a romper.

Quando se espera ensaiar barras presas ao longo de seu comprimento, mantendo uma extremidade livre, utiliza-se o dispositivo da Figura 2, composto por uma chapa fixa para sustentar o corpo de prova e a outra é móvel, atuando como uma guilhotina.

Por fim, outro dispositivo bastante utilizado é o estampo para corte (Figura 3), a fim de determinar a força que provoca ruptura da seção transversal do corpo ensaiado, ou seja, tensão máxima de cisalhamento.

Figura 2: dispositivos de ensaio de cisalhamento, utilizando lâmina móvel e sistema de estampo

Ensaio de cisalhamento em Adesivos e Compósitos

O ensaio de cisalhamento é amplamente utilizado para medir a força de ligação de adesivos quando forçados a deslizar duas chapas coladas uma sobre a outra. Em geral, o ensaio é conduzido em duas chapas sobrepostas unidas pelo adesivo, que são tracionadas causando uma tensão cisalhamento na junta.

A força aplicada para tracionar os corpos aumenta linearmente durante o ensaio até a ruptura da união, os dados de carga e de deslocamento são medidos para construção de um gráfico.

Durante o ensaio é necessário garantir que a força de tração seja aplicada perpendicularmente a união ao longo de todo o ensaio, ou seja, a posição da junta sobreposta não deve variar, e também, deve-se garantir que não haja escorregamento da fixação da chapa na máquina.

Para compósitos, laminados são fixados entre barras de fixação, que quando tracionadas, distribuem uma tensão cisalhante nos laminados.

A figura 3 é um exemplo dos equipamentos que podem ser utilizados para ensaios de laminados, bastante aplicado para matrizes poliméricas, com fibras orientadas paralela ou perpendicularmente em relação às barras de fixação.

Um extensômetro fixado estrategicamente no CP faz as medições das deformações sofridas durante o ensaio, assim é possível determinar a curva tensão-deformação do laminado.

Os resultados do ensaio fornecem informações comparativas sobre, a qualidade da preparação do laminado, o empilhamento das camadas, a porosidade e defeitos do compósito e parâmetros externos em geral.

Figura 3: equipamento para ensaio de cisalhamento em laminados