O que é a curva tensão-deformação: Gráfico e tipos
Quando um componente é fabricado, a peça de trabalho é sujeita a diferentes forças, tais como tensão e deformação. Estes dois termos têm os seus significados em profundidade, o que nos ajuda a determinar o seu significado.
Se também quiser perceber tudo sobre curvas tensão-deformação, o guia abaixo tem tudo. Então, vamos ler.
O que é o stress?
A tensão é um tipo de força que é aplicada ao material. Também caracteriza os diferentes tipos de reacções que um material pode ter quando está sob força. Existem dois tipos de tensão, como se verá de seguida.
Tensão de tração
A tensão de tração é aplicada aos materiais quando estes são alongados e esticados em comprimento. Um exemplo é o alongamento de uma haste para aumentar o seu comprimento. Durante a tensão de tração, o material é puxado de ambos os lados.
Tensão de compressão
A tensão de compressão é aplicada aos materiais quando estes são comprimidos e, devido à compressão, o seu tamanho é reduzido. A força é aplicada de ambos os lados de forma igual.
O que é a tensão?
A tensão refere-se à deformação que ocorre na peça de trabalho quando sujeita a uma força. A alteração da forma e das dimensões da materiais é causada pela força aplicada na deformação. Existem dois tipos de deformações.
Tensão de tração
Na tensão de tração, o material é alongado devido à pressão aplicada, causando deformação.
Deformação por compressão
A tensão de compressão é aplicada ao material, fazendo com que este se deforme de forma compressiva, com um tamanho reduzido.
O que é uma curva tensão-deformação?
A curva tensão-deformação é um gráfico que mostra a alteração da tensão quando a deformação aumenta.
É muito utilizado no fabrico para compreender a natureza dos materiais. Ajuda a determinar o comportamento do material - que é dúctil com base na tensão.
As curvas de tensão e deformação destinam-se a materiais que são frágeis e duros, mas que devem ser dúcteis. Abaixo encontra-se uma curva de tensão-deformação.
Porque é que a curva tensão-deformação é importante?
A curva tensão-deformação é importante porque fornece aos engenheiros os parâmetros essenciais que são necessários para o projeto. Este gráfico tem várias propriedades mecânicas, como o ponto de cedência, a tenacidade, a elasticidade e o alongamento.
Explicação do gráfico tensão-deformação
O gráfico tensão-deformação tem vários elementos, cada um com a sua importância. De seguida, encontrará uma visão detalhada de cada um destes elementos.
Limite proporcional
O limite proporcional é o ponto final da parte linear da curva; é o módulo de Young que pode ser obtido através do cálculo do declive.
Limite elástico
Representa o ponto de deformação elástica.
Ponto de rendimento
O ponto de cedência é também um limite elástico, mas pode ser calculado.
Ponto de tensão máximo
É a quantidade máxima de tensão na curva, após a qual se inicia o estrangulamento. É muito importante garantir que se encontra no ponto máximo da curva, após o qual o material pode quebrar.
Fratura ou ponto de rutura
O ponto de rutura é o ponto da curva em que se observa a deformação do material, que se encontra fracturado ou quebrado.
Lei de Hooke
A lei de Hooke explica o conceito de elasticidade e a forma como a força pode comprimir ou estender o objeto. Considera a elasticidade numa determinada distância, que é proporcional à força. Quanto maior for a força, maior será a distância. A fórmula da lei de Hooke é apresentada de seguida.
A lei de Hooke afirma que, na maior parte dos metais, quanto maior for a força interna, maiores serão as alterações no comprimento. Isto significa que a tensão e a deformação são diretamente proporcionais. Metais têm elasticidade apenas até um certo ponto.
Como ler o gráfico?
A curva tensão-deformação pode ser lida da forma sugerida abaixo.
- Selecione o valor da tensão no eixo y.
- Crie uma linha horizontal em frente ao eixo y para o intersectar com a linha da curva e marque esse ponto.
- Trace uma linha na vertical e depois do ponto de intersecção para o eixo x; estas linhas formarão um ângulo reto.
- O valor escolhido no primeiro passo da tensão mostra que a tensão responde à deformação do material num determinado ponto.
Tipos de tensão e deformação
Os dois tipos de tensão e deformação são explicados de seguida.
Engenharia vs. Tensão e deformação reais
Engenharia de tensões e deformações
A tensão e a deformação de engenharia ajudam a obter os valores iguais utilizando o ensaio de tração padrão para ter uma ideia do comportamento do material. Este tipo é também designado por tensão e deformação nominais. A fórmula para a tensão e a deformação de engenharia é a seguinte
Tensão e deformação reais
A tensão e a deformação reais são as verdadeiras tensões e deformações. Ajudam a compreender as propriedades do material e, para as calcular, é necessária a carga aplicada, o comprimento do calibre e a área da secção transversal. As fórmulas seguintes podem ser utilizadas para calcular a tensão e a deformação reais.
Curvas de tensão vs. deformação para diferentes materiais
A curva tensão vs. deformação dá uma ideia da forma como os materiais se comportam quando lhes é aplicada uma força. Destaca várias propriedades dos pontos de fratura do material, elasticidade e limite de elasticidade.
Os metais como o aço têm uma região elástica linear e são dúcteis. Polímerospor outro lado, têm uma elasticidade não linear que consiste numa grande deformação sem qualquer ponto de cedência específico.
Quando se trata de considerar o vidro e a cerâmica, estes são frágeis e têm curvas de aço com fratura súbita. Estas curvas destinam-se a ajudar os engenheiros a selecionar o material com base na tensão que este pode suportar.
Conclusão
A curva tensão-deformação desempenha um papel vital quando se trata de analisar materiais para o fabrico de componentes. Nós da DEK analisamos a curva tensão-deformação antes de fabricarmos os componentes, por isso deixe-nos servi-lo com os materiais certos.
