Resistência ao escoamento VS Resistência à tração: Compreender as principais diferenças

O que é o limite de elasticidade?

A resistência ao escoamento, representada por σ y, é a tensão mais elevada que um material pode suportar antes de uma deformação permanente. Esta propriedade mede a ductilidade de um material. No entanto, sem atingir este ponto, o material voltará sempre à sua forma original após a remoção da tensão.

O limite de elasticidade é demonstrado pela flexão de uma régua de plástico. Inicialmente, a régua recupera a sua planura. No entanto, uma flexão excessiva ultrapassa o ponto de cedência, resultando numa flexão permanente ou numa rutura. Por outras palavras, a tensão de prova implica um nível de tensão a partir do qual se inicia uma alteração irreversível, como no alongamento de 0,2%.

Caso esteja interessado em flexibilidade para projectos como pontes suspensas que se ajustam de acordo com o peso e o vento, então é crucial que considere a resistência ao escoamento. Quaisquer deformações a partir deste ponto de cedência indicam a ocorrência de uma falha, enquanto outras, como o retorno à forma de “U”, são suficientemente benéficas, uma vez que formam suportes. A partir daqui, o que interessa é a resistência à tração.

Os materiais entram em cedência durante o esforço, onde ocorre a deformação recuperável a permanente. A tensão de cedência, medida frequentemente em N/m² ou pascal (unidade de tensão de cedência), mostra que, a partir de um determinado nível de tensão, as alterações não podem ser revertidas e tornam-se irreversíveis; por conseguinte, indica o ponto de início da rutura no diagrama da carga contra a extensão num desvio da proporcionalidade.

Isto é conhecido como tensão de cedência, determinada através de um ensaio de tração que utiliza o cálculo da tensão de cedência. Nas curvas de ensaio de tração, materiais como certos plásticos apresentam uma cedência gradual, tornando a tensão de cedência outra medida útil do seu comportamento. A Tensão de Prova/Tensão de Compensação indica a quantidade de Tensão aplicada necessária apenas para a Defromação Permanente mínima definida em 0,2% de deformação padronizada no que diz respeito às considerações para a Fórmula da Força de Rendimento.

Quando algumas substâncias, como os metais, são ligeiramente esticadas, recuperam as suas propriedades iniciais designadas por elasticidade, mas quando são puxadas para além deste limite, sofrem um alongamento ou deformação permanente, normalmente designado por efeito de plasticidade. “Ocorre durante os protocolos de teste e representa os cálculos críticos para determinar o que constitui a tensão de cedência.” A palavra “permanente” é utilizada para se referir a alterações permanentes que não incluem qualquer comportamento elástico.

O que é a resistência à tração?

A resistência à tração, também designada por resistência máxima à tração (MTS), representa a tensão máxima que o material pode suportar quando está num estado esticado ou puxado antes de se abrir ou partir. Juntamente com outras propriedades, esta caraterística tem grande importância para revelar o comportamento dos materiais sob carga de tração. Pode ajudar a avaliar a adequação para diferentes aplicações, por exemplo, em engenharia ou fabrico.

A resistência à tração é geralmente medida utilizando um ensaio de tração: durante o ensaio, o material é esticado até ao ponto de rutura após atingir a carga máxima permitida e é traçado na curva tensão-deformação. O ponto máximo desta curva é a resistência à tração do material. A equação sigma = Pf/Ao (sinal é a resistência à tração em N/m2 ou Pascal; Pf é a carga na fratura e Ao é a área da secção transversal original) também pode ser utilizada para encontrar a resistência à tração.

A força de tensão é uma propriedade associada que define a resistência que impede que o material se agite quando é aplicada uma determinada tensão. Este ponto relativo ao ponto de cedência é uma zona de transição. Ou seja, o material deixa de estar num estado elástico após a remoção da tensão aplicada.

As revisões fastidiosas da resistência envolvem frequentemente outras marcações, incluindo resistência à fratura, resistência à rutura e tensão de fratura, que são nomes alternativos para a unidade de tensão em que o corpo é partido em dois fragmentos distintos.

O conhecimento destas propriedades é indispensável para as peças de engenharia e industriais. Estas devem suportar as tensões previstas durante a sua vida útil. As propriedades são também fundamentais para selecionar materiais tendo em conta a segurança, o desempenho e as condições variáveis. Por exemplo, a temperatura pode afetar a resistência à tração dos materiais, como o cobre.

Uma comparação aprofundada da resistência ao escoamento e da resistência à tração

Explicação do limite elástico da delicadeza e da ductilidade das tensões

A tensão de cedência indica a tensão que é necessária para a deformação plástica. No entanto, a resistência à tração determina o nível de tensão em que a força provoca a rutura do material. A tensão de cedência é importante em materiais que se deformam (flexão ou corte), como os materiais dúcteis. Em contrapartida, a resistência à tração é um atributo vital em materiais frágeis, que se partem muito facilmente.

Deformação e processo de ensaio

Em primeiro lugar, a ultrapassagem do limite de elasticidade dos materiais macroscópicos inicia o processo da sua deformação. Em seguida, realizam-se ensaios de resistência à tração que envolvem a deformação. No caso de materiais frágeis, a resistência à tração pode ser vista como o ponto de cedência e está altamente envolvida com pequenas deformações.

Considerações sobre materiais na conceção

A fiabilidade é alcançada na construção de estruturas a partir de materiais que estão a ceder, dando prioridade à tensão de cedência em relação à tensão de tração. Este atributo torna-os materiais fortes e dúcteis, capazes de sofrer deformações relativamente grandes antes de atingirem a sua resistência à tração. Quanto aos materiais frágeis, a “resistência à tração” é o fator principal.

Análise de tensões no projeto

A tensão de cedência é estudada para diferentes estados de tensão experimentados em vários eixos, ao contrário da tensão de rotura, que é uniaxial e estuda apenas a carga num eixo. Quando os materiais excedem a sua tensão de cedência, deformam-se até atingirem a tensão de rotura, que começa num valor numérico mais elevado.

Exatidão das medições

A resistência à tração é suscetível de previsões imprecisas na maioria dos materiais, incluindo o aço. Por outro lado, em vez de a resistência à tração ser difícil de estimar, mais uma vez, em materiais como o aço, a resistência à tração pode ser calculada com exatidão. É necessário conhecer as diferenças entre traços fortes e fracos. No entanto, a diferenciação entre eles é fundamental devido a vantagens práticas.

Como selecionar o material ideal para as necessidades do seu projeto？

Ao decidir o material certo para o seu projeto, os factores de rendimento e de resistência à tração devem ser considerados. Estes indicadores mostram como o material reage à tensão. Determinar quando e como utilizar estes indicadores afecta a segurança do projeto e o sucesso do mesmo. Por vezes, é necessário considerar tanto a tensão de rutura como o limite de elasticidade.

Avaliação dos limites de tensão dos materiais

Esta é uma informação com a qual deve estar familiarizado, pois indica o nível de tensão que um material pode suportar antes de se deformar ou partir. Nestes ambientes, onde a tensão pode ser mínima ou moderada, podem ser utilizados materiais com menor resistência à tração e ao escoamento. A adequação do material é fundamental para que estes projectos suportem as cargas mais pesadas e tensões extremas. Consequentemente, a resistência deste material deve exceder a das forças ambientais.

Balanceamento das propriedades do material

A escolha do material adequado é de importância fundamental em qualquer projeto. Entre estes, há que ter em conta o equilíbrio entre o limite de elasticidade, a resistência à tração e outros pormenores. Esta votação influencia a viabilidade do sistema, que se manifesta em termos de segurança e fiabilidade. Pode haver um efeito de interligação destas propriedades no comportamento dos materiais. Por conseguinte, o conhecimento de tais correlações desempenha um papel significativo.

Seleção de materiais de acordo com as necessidades de aplicação.

O início da seleção do material é a análise detalhada dos objectivos do seu projeto. O peso, a temperatura e a resistência à corrosão são factores a ter em conta. Alinhar a resistência do material com as tensões esperadas é um fator essencial para determinar o desempenho ideal do material.

Factores que influenciam a escolha do material

Ter em conta vários factores na escolha dos materiais. O custo, a disponibilidade e a maquinabilidade podem determinar a escolha dos materiais. Outro aspeto a considerar são as caraterísticas ambientais do local onde se pretende utilizar a tecnologia.

Resistência ao escoamento e à tração de ligas comuns

Conclusão

A escolha do material correto implica um conhecimento profundo da resistência ao escoamento e à tração. Este conhecimento garante que o seu projeto resistirá a todas as tensões operacionais, aumentando assim a durabilidade e o desempenho.

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