XIV Encontro de Iniciação Científica

1. XIV Encontro de Iniciação Científica ENSAIO EM BARRA HOPKINSON Autora: Cláudia Patrícia de Andrade Schwerz (Bolsista Pibiti – IME) caschwerz@gmail.com Orientador: Eduardo de Sousa Lima, DC – IME – sousalima@ime.eb.br SEÇÃO DE ENGENHARIA MECÂNICA E DE MATERIAIS – SE/4 INTRODUÇÃO O estudo do comportamento dinâmico dos materiais é caracterizado pela ocorrência de eventos em um diminuto intervalo de tempo, durante o qual corpos submetidos a carregamentos transientes apresentam cargas distribuídas heterogeneamente, resultando em deformações passíveis de variações significativas em relação a carregamentos estáticos ou quase estáticos. Poucos dispositivos são capazes de fornecer uma taxa de deformação igual ou superior a 10³/s, que é a atingida em impactos, estando entre os mais consagrados as barras horizontais. Sua principal vantagem, em relação às verticais, é o fato de o corpo de prova se manter em equilíbrio dinâmico durante o ensaio, facilitando o trabalho com os dados obtidos pela condensadora de sinais. A Barra Hopkinson de Pressão Partida (ou Split Hopkinson Pressure Bar - SHPB) é um dispositivo capaz de gerar impactos com altas taxas de deformação, permitindo a análise de propriedades dinâmicas de materiais, fundamentais no estudo de eventos tais como carregamentos impulsivos, impactos estruturais, impactos balísticos e detonação de explosivos. OBJETIVOS Otimizar a manipulação dos dados de saída de testes de impacto realizados em Barra Hopkinson, haja vista o grande volume de dados, que torna o processo extenuante caso executado manualmente. Disponibilizar tratamento de dados automatizado com um programa em VBA (Visual Basic for Applications) para obtenção de informações relevantes como a taxa de deformação e a resistência à compressão do material ensaiado. MATERIAIS E MÉTODOS A primeira etapa na condução desse trabalho foi realizar uma pesquisa bibliográfica sobre ensaios em altas taxas de deformação e sobre o dispositivo a ser utilizado, a SHPB. Em seguida, foi preciso adquirir conhecimento prático de sua operação, por meio de reconhecimento de cada um de seus componentes e de ensaios preliminares com a liga de alumínio AA6351-T6, executados após de se ter recolocado a barra em operação. Por fim, procedeu-se com a elaboração do programa responsável pela automatização do tratamento de dados. RESULTADOS E DISCUSSÃO A velocidade de impacto é determinada a partir do sinal tensão versus tempo obtido em um dos osciloscópios ligados à SHPB, sendo calculada como a razão da distância entre os fotodiodos e o intervalo de tempo que o impactador leva para percorrê-la. A partir do osciloscópio Wavesurfer 44 MXs, da marca LeCroy, foi possível obter diretamente os dados de cada um dos quatro canais (dois correspondentes a cada extensômetro), separadamente em arquivos de extensão .txt, constando a amplitude do sinal para cada instante. Foi possível também exportar os sinais em forma gráfica, como na Figura 2, obtida a partir de uma tentativa de ensaio em que a condensadora de sinais não operou satisfatoriamente. Figura 2: Sinal proveniente de teste, em que os marcadores indicam o nível de trigger e permitem uma exploração inicial dos dados gráficos.  CONCLUSÃO O ensaio em barras horizontais possibilita manter o valor da taxa de deformação em condições uniformes e apresenta a conveniência de não requisitar o monitoramento direto da amostra, pois são medidos os pulsos antes e após a interação com o corpo de prova, viabilizando uma medida acurada das deformações envolvidas no processo. Entretanto, é necessário, no caso da SHPB, que a eletrônica responsável pela aquisição de sinal seja robusta o suficiente para suportar os impactos a que o aparato é submetido. O software desenvolvido atendeu seus objetivos, fornecendo o valor da taxa de deformação e resistência à compressão após requerer ao usuário informações sobre as condições de desenvolvimento do ensaio. Figura 1: Esquema da Barra Hopkinson de Pressão Partida