Deformação de um material

A deformação de materiais é uma ciência que caracteriza a forma como um determinado material reage quando é submetido a tensões mecânicas. Este conceito é essencial no projeto (capacidade da peça em cumprir sua função), fabricação (modelagem da peça) e dimensionamento mecânico (cálculo da margem de segurança de um dispositivo para evitar quebras).

A capacidade de uma peça de deformar e resistir às forças depende de três parâmetros:

a forma da sala;
a natureza do material;
processos de fabricação: tratamento térmico, tratamento de superfície, etc.

A influência da forma da peça é estudada na mecânica do meio contínuo (CMM). A influência do material é descrita brevemente aqui.

Caracterização

Um material é mecanicamente caracterizado por sete propriedades identificáveis e mensuráveis. Cada uma dessas características está sujeita a testes ou medições padronizadas e bem definidas.

Elasticidade : a capacidade do material de se deformar elasticamente e reversivelmente.

Tiramos proveito de um tubo de ensaio ; e a relação tensão / deformação - caracterização é medida: módulo

E

jovem expresso em gigapascais (GPa).

Força : a capacidade do material de resistir à quebra .

Puxamos um tubo de ensaio até que se rompa. Caracterização: Resistência mecânica observada

R m

, resistência elástica observada

R e

expressa em megapascais (MPa).

Ductilidade : capacidade do material de se deformar plasticamente , de forma irreversível.

Puxa-se um tubo de ensaio dentro do limite de plasticidade e mede-se o alongamento - caracterização: alongamento ou estricção em percentagens.

Tenacidade : capacidade de resistir à propagação de fissuras.

Dureza : A capacidade de um material de resistir à penetração.

A penetração de um penetrador (bola, diamante, ponta, etc.) é medida para uma dada força - Caracterização: Medida em unidades específicas: Vickers , Brinell , dureza Rockwell dependendo do tipo de teste realizado.

Resiliência : a capacidade de um material de resistir ao choque.

Medimos a energia cinética necessária para quebrar um tubo de ensaio com uma ovelha Charpy -. Caracterização:

KV

observada É expressa em J cm 2 .

Habilidade de resistência à fadiga de um material para suportar muitas tensões.

Um corpo de prova é submetido a um ciclo alternado de tração / compressão até a ruptura - caracterização: Razão do ciclo / resistência mecânica da unidade expressa em porcentagem.

Anisotropia

No caso de materiais anisotrópicos como madeira, concreto, cristais ou mesmo metais (limite elástico), a direção do material também deve ser especificada em relação às tensões do ensaio: direção das fibras, ferros, laminação ...

Relação entre propriedades mecânicas

Não há necessariamente uma correlação entre essas diferentes propriedades, por exemplo:

o alumínio tem um módulo de Young menor do que o fundido (deforma-se mais, para o mesmo esforço), mas uma maior resiliência (é mais resistente a choques);
um aço de mola tem um baixo módulo de Young (deforma muito para forças baixas), mas tem uma resistência equivalente a um aço de liga;
o vidro tem uma grande dureza, mas uma resiliência muito baixa (é difícil arranhar o vidro, mas quebra facilmente). A madeira tem uma dureza baixa, mas uma resiliência superior (é facilmente riscada mas é mais difícil de quebrar).

Alguns materiais são “bons” em quase todos os lugares, por exemplo, uma liga de aço de alta resistência. A única falha é que não é muito dúctil (não deforma quando está frio); são necessárias complexas operações de forjamento a quente para moldá-lo. Alguns materiais são "ruins" em quase todos os lugares, por exemplo, a plasticina. A única qualidade, é dúctil: pode facilmente esticá-lo e dar-lhe a forma desejada.

Outros materiais têm uma anisotropia marcada, de modo que a madeira resiste à tensão melhor do que à compressão; inversamente, o concreto funciona bem na compressão, mas muito mal na tração quando não é armado. Os metais são geralmente isotrópicos: eles reagem da mesma maneira em todas as três direções do espaço.

Veja também

links externos