P>Ponhamos que uma amostra de metal seja colocada numa máquina de teste de tensão-compressão. Como a carga axial é gradualmente aumentada em incrementos, o alongamento total ao longo do comprimento da bitola é medido a cada incremento da carga e este é continuado até que ocorra a falha da amostra. Conhecendo a área da secção transversal original e o comprimento da amostra, é possível obter a tensão normal σ e a deformação ε. O gráfico destas grandezas com a tensão σ ao longo do eixo y e a tensão ε ao longo do eixo x chama-se o diagrama tensão-deformação. O diagrama de tensão-deformação difere na forma para vários materiais. O diagrama apresentado abaixo é o de um aço estrutural de carbono médio.
Materiais de engenharia metálica são classificados como materiais dúcteis ou quebradiços. Um material dúctil é aquele que tem tensões de tracção relativamente grandes até ao ponto de ruptura como o aço estrutural e o alumínio, enquanto que os materiais frágeis têm uma tensão relativamente pequena até ao ponto de ruptura como o ferro fundido e o betão. Uma deformação arbitrária de 0,05 mm/mm é frequentemente tomada como a linha divisória entre estas duas classes.
br>Diagrama de deformação de um aço estrutural de carbono médio Limite proporcional (Lei de Hooke)
Desde a origem O até ao ponto denominado limite proporcional, a curva tensão-deformação é uma linha recta. Esta relação linear entre o alongamento e a força axial causadora foi notada pela primeira vez por Sir Robert Hooke em 1678 e é chamada Lei de Hooke que dentro do limite proporcional, a tensão é directamente proporcional à deformação ou
A constante de proporcionalidade k é chamada Módulo de Elasticidade E ou Módulo de Young e é igual à inclinação do diagrama de tensão-deformação de O a P. Então
Elastic Limit
O limite elástico é o limite para além do qual o material já não voltará à sua forma original quando a carga for removida, ou é a tensão máxima que se pode desenvolver de modo a não haver deformação permanente ou residual quando a carga for totalmente removida.
Faixas elásticas e plásticas
A região em diagrama de tensão-deformação de O a E é chamada a faixa elástica. A região de E a R é chamada a gama de plástico.
Ponto de Rendimento
Ponto de Rendimento é o ponto em que o material terá um alongamento ou rendimento apreciável sem qualquer aumento de carga.
Força máxima
A ordenada máxima no diagrama tensão-deformação é a resistência máxima ou resistência à tracção.
Força de ruptura
Força de ruptura é a resistência do material à ruptura. Isto também é conhecido como a resistência à ruptura.
Módulo de Resiliência
Módulo de Resiliência é o trabalho feito num volume unitário de material à medida que a força é gradualmente aumentada de O para P, em N-m/m3. Isto pode ser calculado como a área sob a curva tensão-deformação desde a origem O até ao limite elástico E (a área sombreada na figura). A resiliência do material é a sua capacidade de absorver energia sem criar uma distorção permanente.
p>Módulo de Resistência
Módulo de Resiliência é o trabalho feito num volume unitário de material à medida que a força é gradualmente aumentada de O para R, em N-m/m3. Isto pode ser calculado como a área sob toda a curva tensão-deformação (de O a R). A tenacidade de um material é a sua capacidade de absorver energia sem causar a sua quebra.
p>Tensão de trabalho, tensão admissível, e factor de segurança
Tensão de trabalho é definida como a tensão real de um material sob uma dada carga. A tensão máxima segura que um material pode transportar é denominada tensão admissível. A tensão admissível deve ser limitada a valores que não excedam o limite proporcional. No entanto, uma vez que o limite proporcional é difícil de determinar com precisão, a tensão admissível é tomada como o ponto de rendimento ou a resistência máxima dividida por um factor de segurança. A razão desta resistência (limite máximo ou limite de elasticidade) para a resistência admissível é chamada factor de segurança.