Che cos'è la curva sforzo-deformazione: Grafico e tipi
Quando si produce un componente, il pezzo è sottoposto a forze diverse, come sollecitazioni e deformazioni. Questi due termini hanno un significato approfondito che ci aiuta a determinarne il significato.
Se anche voi volete capire tutto ciò che riguarda le curve sforzo-deformazione, la guida che segue contiene tutto. Quindi, leggiamo.
Che cos'è lo stress?
La sollecitazione è un tipo di forza applicata al materiale. È anche caratterizzato dai diversi tipi di reazioni che un materiale può avere quando è sottoposto a una forza. Esistono due tipi di sollecitazione, come illustrato di seguito.
Sforzo di trazione
La tensione di trazione viene applicata ai materiali quando vengono allungati e allungati in lunghezza. Un esempio è l'allungamento di un'asta per aumentarne la lunghezza. Durante la tensione di trazione, il materiale viene tirato da entrambi i lati.
Sforzo di compressione
La tensione di compressione viene applicata ai materiali quando vengono compressi e, a causa della compressione, le loro dimensioni si riducono. La forza è applicata da entrambi i lati in modo uguale.
Che cos'è la deformazione?
La deformazione si riferisce alla deformazione che si verifica nel pezzo in lavorazione quando è sottoposto a una forza. La modifica della forma e delle dimensioni del materiali è causata dalla forza applicata alla deformazione. Esistono due tipi di deformazioni.
Deformazione da trazione
In caso di trazione, il materiale si allunga a causa della pressione applicata, provocando una deformazione.
Deformazione da compressione
Il materiale viene sottoposto a una sollecitazione di compressione che lo fa deformare in modo compressivo, con dimensioni ridotte.
Che cos'è la curva sforzo-deformazione?
La curva sforzo-deformazione è un grafico che mostra la variazione dello sforzo quando la deformazione aumenta.
È molto utilizzato nella produzione per comprendere la natura dei materiali. Aiuta a determinare il comportamento del materiale, che è duttile in base alle sollecitazioni.
Le curve di sollecitazione e deformazione si riferiscono a materiali che sono fragili e duri ma che dovrebbero essere duttili. Di seguito è riportata una curva sforzo-deformazione.
Perché la curva sforzo-deformazione è importante?
La curva sforzo-deformazione è importante perché fornisce agli ingegneri i parametri essenziali necessari per la progettazione. Questo grafico presenta varie proprietà meccaniche come il punto di snervamento, la tenacità, l'elasticità e l'allungamento.
Spiegazione del grafico sforzo-deformazione
Il grafico delle sollecitazioni e delle deformazioni è composto da diversi elementi, ognuno dei quali ha un suo significato. Di seguito, troverete una panoramica dettagliata di ciascuno di questi elementi.
Limite proporzionale
Il limite proporzionale è il punto finale della parte lineare della curva; è il modulo di Young che può essere estratto calcolando la pendenza.
Limite elastico
Rappresenta il punto di deformazione elastica.
Punto di rendimento
Anche il punto di snervamento è un limite elastico, ma può essere calcolato.
Punto di stress finale
È la quantità massima di sollecitazione sulla curva, dopo la quale inizierà il distacco. È molto importante assicurarsi che si trovi nel punto più alto della curva, dopo il quale il materiale può rompersi.
Punto di frattura o di rottura
Il punto di rottura è quel punto della curva in cui si osserva la deformità del materiale, che è fratturato o rotto.
Legge di Hooke
La legge di Hooke spiega il concetto di elasticità e come la forza possa comprimere o estendere l'oggetto. Considera l'elasticità per una data distanza, che è proporzionale alla forza. Maggiore è la forza, maggiore è la distanza. La formula della legge di Hooke è riportata di seguito.
La legge di Hooke afferma che nella maggior parte dei metalli, quanto maggiore è la forza interna, tanto maggiori sono le variazioni di lunghezza. Ciò significa che le sollecitazioni e le deformazioni sono direttamente proporzionali. Metalli hanno elasticità solo in una certa misura.
Come leggere il grafico?
La curva sforzo-deformazione può essere letta nel modo suggerito di seguito.
- Selezionare il valore della sollecitazione sull'asse y.
- Creare una linea orizzontale davanti all'asse y per intersecarla con la linea della curva e segnare questo punto.
- Tracciate una linea verticale, poi dal punto di intersezione all'asse x; queste linee formeranno un angolo retto.
- Il valore scelto nella prima fase della sollecitazione mostra che la sollecitazione risponde alla deformazione del materiale in un determinato punto.
Tipi di stress e sollecitazioni
Di seguito vengono illustrati i due tipi di sollecitazione e di deformazione.
Sollecitazioni e deformazioni vere e proprie
Sollecitazioni e deformazioni ingegneristiche
Le sollecitazioni e le deformazioni tecniche aiutano a ottenere valori uguali utilizzando la prova di trazione standard per avere un'idea del comportamento del materiale. Questo tipo di sollecitazione è chiamato anche sollecitazione e deformazione nominale. La formula per le sollecitazioni e le deformazioni ingegneristiche è la seguente:
Sollecitazioni e sollecitazioni reali
Le sollecitazioni e le deformazioni effettive sono quelle reali. Per calcolarle sono necessari il carico applicato, la lunghezza del calibro e l'area della sezione trasversale. Per calcolare le sollecitazioni e le deformazioni reali si possono utilizzare le seguenti formule.
Curve di sollecitazione e deformazione per diversi materiali
La curva sforzo-deformazione fornisce un'idea del comportamento dei materiali quando viene applicata loro una forza. Evidenzia le molteplici proprietà dei punti di frattura, dell'elasticità e della resistenza allo snervamento dei materiali.
I metalli come l'acciaio hanno una regione elastica lineare e sono duttili. Polimerihanno invece un'elasticità non lineare che consiste in grandi deformazioni senza un punto di snervamento specifico.
Quando si tratta di considerare il vetro e la ceramica, questi materiali sono fragili e presentano curve d'acciaio con fratture improvvise. Tali curve hanno lo scopo di aiutare gli ingegneri a selezionare i materiali in base alle sollecitazioni che possono sopportare.
Conclusione
La curva sforzo-deformazione svolge un ruolo fondamentale nell'analisi dei materiali per la produzione di componenti. Noi di DEK analizziamo la curva di sollecitazione-deformazione prima di produrre i componenti, in modo da potervi servire con i materiali giusti.
