Massima resistenza alla trazione

Conoscenza della forza del materiale, in particolare i metalli, è abbastanza imperativo nella maggior parte delle discipline ingegneristiche. Tra tutte le misurazioni, resistenza alla trazione finale (UTS) viene fatto riferimento più frequentemente. Il concetto è assolutamente essenziale quando si valutano le prestazioni dei materiali. UTS significa la capacità di un materiale di resistere alla forza di trazione senza shreeding. Diventa applicabile in quasi tutti i prodotti e gli accessori come i fili, corde, e cornici metalliche. Questo articolo riguarda la massima resistenza alla trazione (UTS).

Definire la massima resistenza alla trazione

UTS è una forza utilizzata nei materiali di allungamento. Si traduce in un aumento delle dimensioni lungo l'asse di carico. Lo stress di trazione è indicato come la forza che agisce in un rapporto rispetto all'area della sezione trasversale del materiale.

𝐹: F applicato a un'asta elastica divisa per l'area trasversale

𝐴: Una forza uguale a dell'asta che è nella sua direzione perpendicolare.

I materiali duttili possono generalmente portare carichi mentre, d'altra parte, I materiali fragili potrebbero fallire ben prima della loro capacità.

Quando viene applicata una forza di trazione, È possibile valutare diverse proprietà di trazione:

• Modulo elastico: Il rapporto tra il cambiamento di stress e il corrispondente variazione della deformazione. È anche noto come il modulo dell'elasticità. EM è una misura dello stress da filtrare durante la deformazione elastica in genere, misurato dal grafico a ceppo di sollecitazione.
• Stress di trazione finale (UTS): Il livello di sollecitazione massimo a cui è possibile testare qualsiasi materiale specificato nel punto richiesto. Normalmente misurato quando viene effettuato un test di tensione. Così, Il massimo che un materiale può essere allungato è al punto degli UT noti; Una crepa può quindi formarsi.
• Modulo di resilienza: Il rapporto è stato espresso come stress di trazione per due volte il modulo del materiale di Young.
• Stress da frattura: Stress da frattura, indicato come "σₓ", è la massima sollecitazione nel punto di crack appena prima che si verifichi il fallimento. Di regola, è calcolato come stress = sollecitazione applicata/area trasversale del materiale. Generalmente, FS è misurato in sterlina psi o tonnellate per pollice quadrato.

UTS determina la massima sollecitazione ottenuta in un test di trazione durante la rottura. Definisce come o in che modo un particolare materiale risponde a varie applicazioni. Inoltre, UTS è una proprietà fondamentale nel determinare il comportamento materiale eseguito sotto carico.

UTS su un diagramma a ceppo di stress

Una curva a ceppo di stress può essere divisa in quattro principali regioni:

Limite proporzionale

Il limite proporzionale è una regione in cui il materiale si comporta come una molla. La deformazione che si verifica qui è recuperabile. L'area ombreggiata nella figura sopra è conosciuta come la regione di Hooke secondo la legge di Hooke che definisce la correlazione tra stress e tensione.

Limite di rendimento

Quando il materiale raggiunge il limite proporzionale, Quindi si trova nella zona di limite di snervamento. Qui, Si svolge deformazione permanente. In entrambi i casi, La forza di trazione è scaricata o invertita; Il materiale non tornerà alla dimensione originale.

Regione di indugio di tensione

Una maggiore sollecitazione di trazione conduce ulteriormente il materiale alla regione di invanitura della deformazione del curva sforzo-deformazione. La sezione particolare è notevole perché cambia la natura dei cristalli del materiale. Lo stress previsto è sufficiente per cambiare la microstruttura del materiale. Anche, rende il materiale più resistente.

Regione di collo

A microscala, Il materiale è al massimo prima che arrivi alla fase del collo. Tuttavia, Una volta inizia il collo, inizia a indebolirsi. Il collo è contrassegnato da una riduzione locale della sezione trasversale. Più tardi con il collo, Il materiale si avvicina alla rottura. In questa fase, Offre meno stress con più tensione. Lo stress è definito come forza per unità di area e quindi, A causa dei limiti della sezione ossea lo stress è elevato. Il materiale si degrada fino a quando la fessura si propaga attraverso la sezione trasversale dell'elemento in esame, e l'elemento è reso inutile.

Regione UTS sulla curva

L'inizio della regione del collo dalla regione del ramtensione di deformazione definisce gli UT per il materiale. Ma questo vale solo quando il materiale ha raggiunto il suo massimo indurito di deformazione. Anche, può supportare il carico sicuro più alto.

Come si può determinare la massima resistenza alla trazione?

UTS è determinato dai test eseguiti nei laboratori di test materiali, dotato di sofisticate attrezzature di test. Generalmente, Lo stress viene applicato a un campione in vari modi e a vari livelli.

Metodo di test

Prima di misurare TS, L'ingegnere posiziona in modo sicuro il materiale in una macchina di prova di trazione. Generalmente, Queste macchine mantengono il campione a due o più punti di contatto. Quindi pone una forza costante sul campione per tirarlo a un ritmo più lento di quello della forza di impatto utilizzata prima.

Gli ingegneri che supervisionano il test osservano e documentano anche diversi aspetti del comportamento del materiale su una curva a deformazione da sollecitazione fino a quando il campione non si guasta o deforms in modo plastico. Questi test servono a molteplici scopi, Compreso:

• Serie di scelta dei materiali corretti da impiegare nello sviluppo del prodotto.
• Previsione del comportamento materiale negli usi pratici.
• Monitoraggio del livello di aderenza ai requisiti identificati e concordati e alle caratteristiche di qualità.

Testare nuovi prodotti

Mentre conduce questi test, Gli ingegneri cercano informazioni specifiche sulle proprietà del materiale, Compreso:

• Carico massimo: Il carico massimo che il materiale può supportare in proporzione o senza rompere.
• Duttilità: La misura in cui il campione può essere deformato prima del fallimento in piccoli frammenti individuali.
• Curva: La capacità di un materiale di piegarsi senza fratture su un lato, l'altro lato, o entrambi.
• Allungamento %: La caratteristica con cui, Il materiale che fornisce un'elevata elasticità diventa flessibile quando viene premuto.

I dati raccolti durante i test aiutano i produttori a decidere quale materiale dovrebbero utilizzare nei loro processi. La resistenza alla trazione viene misurata in tre modi chiave:

• Forza di snervamento: Misura della quantità massima di sollecitazione che un materiale può assumere prima che sia deformato in modo irreversibile. L'aumento del punto di snervamento indica lo stress a cui non può riacquistare la sua forma e forma originali.
• Forza definitiva: Definito come il peso massimo per unità di volume, Un materiale potrebbe sopportare in uno stato tensito. Come indicato in precedenza, L'UTS può essere definito come carico che un oggetto può gestire in qualsiasi momento quando diviso per l'area della configurazione corrispondente di un oggetto.
• Romaling forza: Bs, è l'ultima fase in cui il materiale può sopportare lo stress senza scollatura.

Perché la comprensione della resistenza alla trazione è importante?

Una comprensione della resistenza alla trazione di un materiale è cruciale per la sicurezza dell'applicazione. Il fallimento può verificarsi quando si selezionano materiali con bassa resistenza alla trazione. Nella fase di progettazione, Gli ingegneri prestano molta attenzione alla forza del rendimento. La resistenza alla snervamento è definita come il limite di stress in cui avviene. Per quanto riguarda la massima resistenza alla trazione, È la forza di un materiale fino al quale il materiale può continuare a fallire. Ad esempio, dove il carico di neve è pesante, il tetto è destinato a piegarsi. Andare oltre la resistenza alla trazione arriva con la probabilità di far cadere le strutture.

Resistenza alla trazione vs. Forza di snervamento

La resistenza alla trazione e la resistenza alla snervamento sono due parametri negli ambiti ingegneristici. La resistenza alla snervamento viene generalmente impiegata nella progettazione del prodotto dagli ingegneri. Quindi, per ridurre il rischio, Il carico dovrebbe essere al di sotto di questo limite. Il carico massimo che viene sempre posizionato su un materiale non deve mai superare la sua resistenza alla snervamento.

Bisogna identificare la quantità di sezione trasversale necessaria. È stato scoperto che le proprietà del materiale e la geometria dei membri determinano il carico massimo che può essere applicato. Per ottimizzare la soluzione, È incluso un fattore di sicurezza per amplificare la sicurezza strutturale. Questo fattore normalmente varia tra 1.5 E 2. Il secondo valore si ottiene moltiplicando il carico massimo per questo fattore. Questo spiega carichi imprevisti e potenziali difetti del materiale.

Progettare per la massima resistenza alla trazione significa possibile deformazione. Il materiale potrebbe perdere caratteristiche che definiscono l'idoneità per l'uso. Alcuni strumenti sono induriti dalla deformazione come coltelli e spanners. Questo processo migliora la propria forza fino a valori di resistenza alla trazione quasi definitivi prima del fallimento.

Ultima resistenza alla trazione e densità di vari materiali

La tavola sotto mostra diversi materiali e le loro ultime forze di trazione insieme alle loro densità, le seguenti informazioni sono indispensabili per stabilire quali materiali dovrebbero essere utilizzati in ingegneria.

Conclusione

UTS è abbastanza fondamentale per l'ingegneria. Aiuta a scegliere i materiali per diversi usi. La conoscenza di UTS aiuta nelle garanzie di sicurezza e prestazioni. I metalli di solito hanno alti valori di resistenza alla trazione. Ciò nonostante, componenti non metallici come le fibre di carbonio li superano in modo significativo. Ciò dimostra che la scelta del materiale è cruciale. Sia la costruzione o l'utilizzo di qualsiasi altro articolo, è molto essenziale conoscere uts. Finalmente, Avere una conoscenza adeguata di UTS rende l'articolo affidabile e durevole quando utilizzato. Contattaci per maggiori informazioni.