Curva σ - ε e parametri da essa ricavabili
Le proprietà meccaniche descrivono il comportamento di un solido sottoposto all'applicazione di una forza, esterna o interna, che crea uno stato di sollecitazione che causa nella struttura una deformazione (elastica e/o plastica).
Si definisce invece sforzo (σ) il rapporto tra la forza (F) e la superficie (A) su cui agisce: σ = F / A (unità di misura MPa).
Gli sforzi, inoltre, possono essere di diversi tipi, a seconda della direzione di applicazione:
- Trazione e compressione
- Taglio
- Flessione
- Torsione
L'applicazione di uno sforzo ad una porzione di materiale determina una deformazione (espressa in %) ε = (L - L0) / L0 γ = d / b = tg θ.
Per studiare il comportamento di un materiale in seguito all'applicazione di uno sforzo utilizziamo la curva σ - ε.
In particolare mette in relazione la def. di un solido per valori di sforzo crescenti.
In generale un materiale sottoposto ad una sollecitazione modesta si deforma in modo reversibile, perciò se viene eliminata il materiale recupera la sua geometria iniziale. Questo comportamento è definito elastico e la def. associata è la def. elastica. Esiste un valore detto limite elastico oltre il quale il materiale assume un comportamento detto plastico.
Curva σ - ε e parametri da essa ricavabili
Le proprietà meccaniche descrivono il comportamento di un solido sottoposto all'applicazione di una forza, esterna o interna, che crea uno stato di sollecitazione che causa nella struttura una deformazione (elastica e/o plastica).
Si definisce invece sforzo (σ) il rapporto tra la forza (F) e la superficie (A) su cui agisce: σ = F / A (unità di misura MPa).
Gli sforzi, inoltre, possono essere di diversi tipi, a seconda della direzione di applicazione:
- Trazione e compressione
- Taglio
- Flessione
- Torsione
L'applicazione di uno sforzo ad una porzione di materiale determina una deformazione (espressa in %) ε = (L - L0) / L0 γ = d / b = tg θ.
Per studiare il comportamento di un materiale in seguito all'applicazione di uno sforzo utilizziamo la curva σ - ε. In particolare mette in relazione la def. di un solido per valori di sforzo crescenti.
In generale un materiale sottoposto ad una sollecitazione moderata si deforma in modo reversibile; perciò se viene eliminata la sollecitazione, il materiale recupera la sua geometria iniziale. Questo comportamento è definito elastico e la def. associata è la def. elastica. Esiste un valore detto limite elastico oltre il quale il materiale assume un comportamento detto plastico.
Comportamento lineare-elastico e modulo di Young
Il 1° tratto del grafico è spesso approssimabile ad una retta: in questo caso il materiale presenta un comportamento detto lineare-elastico nel quale le def. misurate sono direttamente proporzionali alle tensioni impresse, e le tensioni si annullano all’annullarsi del carico.
Il rapporto tra sforzo e def. è una costante detta modulo di Young: E = δ/ε = tgα, angolo che esprime la pendenza della retta del grafico.
E dice quanto un materiale riesce a deformarsi sotto uno sforzo meccanico, cioè è indice della rigidità di un materiale. (E) ≃≃ rigido, E ≪≪ flessibile).
La def. assiale (Ea), che è quella che abbiamo lungo l’asse dell’applicazione dello sforzo, è sempre accompagnata da una def. laterale (Et) ricavabile attraverso il coefficiente di Poisson:
Et / Ea < 0,5 nei solidi reali.
0,3 < ν < 0,4 nei metalli.
= 0,4 nelle gomme e nei tessuti viscoelastici molli.
γ = Gγ1
Sforzo di taglio.
Def. di taglio.
Relazione che lega le grandezze elastiche: E = 2G(1 + ν).
Comportamenti della curva
Tornando alla curva:
a) Comportamento elastico lineare metalli e ceramici.
In questo caso nel corso della def. il corpo accumula ener. elastica corrispondente all’area tratteggiata; nel momento in cui lo sforzo è completamente rimosso l’en. elastica viene integralmente restituita.
b) Comportamento elastico non lineare.
Per es. gli elastomeri, quali le gomme. Possono deformarsi molto di più, ma dopo una def. elastica — lineare, manifestano un comportamento elastico — non lineare. Dati gli altissimi valori di def. che possono raggiungere, gli elastomeri sono in grado di immagazzinare e restituire quantità elevate d’en. elastica.
c) Comportamento anelastico.
La maggior parte dei materiali, nella pratica, non è il caso di restituire tutta l’en. fornita in quanto viene dissipata. La curva presenta dunque un’isteresi, e l’area compresa tra le curve rappresenta l’en. non restituita.
(Es. ghisa).
Tensione di snervamento
Tensione di snervamento
Per molti materiali si nota un valore di tensione in corrispondenza del
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