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Módulo de Ruptura
O comportamento tensão-deformação de cerâmicas frágeis não é usualmente determinado por um
teste de tração como delineado na Seção 6.2, por 2 razões. Primeiro, é difícil preparar e testar
corpos de prova tendo a requerida geometria; e segundo, existe uma significativa diferença em
resultados obtidos de testes conduzidos nos modos de compressão e de tração. Portanto, um mais
adequado testes de flexão transversal é mais frequentemente empregado, no qual uma amostra em
forma de haste tendo uma seção circular ou retangular é dobrada até à fratura usando uma técnica
de carregamento de 3 ou 4 pontos ; o esquema de carregamento de 3 pontos está ilustrado na
Figura 13.26. No ponto de carregamento, a superfície de cima da amostra é colocada num estado
de compressão, enquanto que a superfície da base encontra-se em tração. A tensão é calculada a
partir da espessura da amostra, do momento de flexão e do momento de inércia da seção reta; estes
parâmetros estão anotados na Figura 13.26 para seções retas retangular e circular.
Figura 13.26 - Um esquema de carregamento de 3 pontos para medição do comportamento
tensão-deformação e módulo de ruptura de cerâmicas frágeis, incluindo expressões para cálculo de
tensão para seções retas retangular e circular.
A tensão máxima, ou tensão na fratura usando este teste de flexão, é conhecida como o
módulo de ruptura, ou a resistência à flexão, um importante parâmetro mecânico para cerâmicas
frágeis. Para uma seção reta retangular, o módulo de ruptura σ mr é igual a
σ mr = 3 F f L / 2bd 2
(13.3a)
onde F f é a carga na fratura, L é a distância entre os pontos de apoio e os outros parâmetros estão
indicados na Figura 13.26. Quando a seção reta é circular, então
σ mr = F f L / π R 3
(13.3b)
R sendo o raio da espécie.
Os valores característicos do módulo de ruptura para vários materiais cerâmicos são
dados na Tabela 13.4. De vez que, durante a flexão, uma amostra é submetida a tensões tanto
compressivas quanto trativas, a magnitude do seu módulo de ruptura é maior do que a resistência à
fratura por tração. Além disso, σ mr dependerá do tamanho da amostra; como explicado na seção
anterior, com crescente volume da amostra (sob tensão) há um aumento da severidade de defeito e,
consequentemente, um decréscimo no módulo de ruptura.
Módulo Elástico
O comportamento elástico tensão-deformação para materiais cerâmicos usando estes testes de
flexão transversal é similar aos resultados do teste de tração para metais: existe uma correlação
linear entre tensão e deformação. A Figura 13.27 compara o comportamento tensão-deformação
até a fratura para o óxido de alumínio (alumina) e o vidro. De novo, a inclinação na região elástica é