A engenharia e a ciência dos materiais não podem existir sem conhecer as definições de limite de escoamento e resistência à tração. Essas duas propriedades definem como os materiais responderão à tensão e à carga. O limite de escoamento é o ponto onde um material pode deformar. A resistência à tração é a carga máxima que podemos aplicar a um material antes que ele quebre.. Então, este artigo fornece detalhes das propriedades, fórmulas, comparações, e o significado físico de ambas as propriedades. além disso, discutimos principalmente a comparação entre resistência ao escoamento e resistência à tração.
Noções básicas da curva tensão-deformação
Coeso estresse ou tensão é uma curva que representa a mudança no tamanho ou forma de um material sob tensão. Então, quando o estresse aumenta, os materiais se comportam elasticamente no estágio inicial e são capazes de recuperar sua forma inicial. Depois, os pontos de escoamento fornecem um estágio de deformação elástica, e as mudanças são permanentes. Aqui o material quebra na curva e a resistência à tração final. Então, além deste ponto, o material não pode suportar estresse.
O que é resistência ao rendimento?
É o ponto na curva tensão-deformação onde um material não consegue recuperar sua forma real após aplicar tensão.. A deformação plástica é o seu grau de resistência contra a deformação permanente, uma característica importante na engenharia estrutural e mecânica. Engenheiros experientes usam o limite de escoamento para estimar quanta carga um determinado material pode suportar sem sofrer deformação permanente..
Fórmula de resistência ao rendimento
Podemos calcular a força de rendimento (s_y) como:
σy=Fy/Ao
Aqui
Fy = força aplicada no ponto de escoamento,
𝐴o = área da seção transversal original
O que é resistência à tração?
É também o resistência à tração final (UTS)e se refere ao nível de estresse. Aqui, os materiais estão sujeitos a operações de estiramento ou tração até a ruptura. Aqui a curva tensão-deformação é onde o material oferece sua resistência máxima à carga aplicada. Depois de atingir a resistência à tração, há uma região de pescoço; depois disso, o material falha e quebra. A resistência à tração é crítica em algumas aplicações para verificar a competência do material na aderência a altas tensões.
A fórmula da resistência à tração:
Podemos calcular a resistência à tração (s_t) como:
σt = Ft/Ao
Onde:
𝐹𝑡 = a força máxima que o material suporta,
𝐴o = é a área da seção transversal original do material.
Comparação entre resistência ao escoamento e resistência à tração
Aqui estão algumas das diferenças comuns entre resistência ao escoamento e resistência à tração：
1. Definição e Propósito
YS e UTS são imensamente importantes na engenharia de materiais. Cada propriedade cumpre funções diferentes, ou seja. analisando o comportamento do material sob tensão. A resistência ao escoamento define o nível de tensão no qual um material sofre deformação permanente e recupera sua forma original.
Enquanto elástico (resistência à tração final) é a maior tensão que um material pode suportar antes de quebrar. Suas aplicações de forças agindo ao longo de uma linha de ação para separar uma linha semelhante.
2. Curva tensão-deformação e a posição nela
A resistência ao escoamento é determinada na transição do segmento que descreve apenas a deformação elástica para a porção subsequente da curva tensão-deformação exibindo uma mudança de forma mais permanente.. A resistência à tração pode ser resolvida pelo valor de pico – o ponto que indica a tensão máxima de tração, que é a capacidade de um material de suportar cargas até o estrangulamento e a ruptura.
3. Aplicação em Estrutura de Construção
O limite de escoamento é aplicado para garantir que as estruturas não percam a forma sob tensão. Por exemplo, a resistência ao escoamento afeta os membros de suporte de um edifício como colunas ou uma ponte como vigas de suporte. Resistência à tracção, no entanto, é alto o suficiente para que os materiais não quebrem facilmente ao enfrentar forças de tração.
4. Considerações sobre Fatores de Segurança
O limite de escoamento é escolhido como limite de projeto para fatores de segurança. Alguns materiais que podem ultrapassar esse ponto de escoamento representam uma ameaça. Esta ameaça pode impugnar a integridade da estrutura e deformá-la. A resistência à tração oferece um limite máximo para o nível de força. Porque além deste nível, ocorre fratura, o que é potencial em aplicações de alto estresse.
5. Ductilidade e fragilidade do material
A resistência do dispositivo e também a rigidez e a imprudência também contribuem para esses pontos fortes. A resistência ao escoamento geralmente coincide com a ductilidade, aquilo é, esse material pode suportar cargas mais altas antes de ficar permanentemente deformado. Em geral, a resistência à tração tende a ser maior em materiais dúcteis. Mas materiais frágeis também podem produzir alta resistência à tração em proporção ao limite de escoamento, eles poderiam quebrar facilmente.
6. Aplicação na vida real e nas indústrias
Além disso, a resistência ao escoamento é crítica para o formato do componente e não requer deformação permanente sob cargas normais. Por outro lado, a resistência à tração é importante em áreas como aeroespacial e automotiva. Aqui as substâncias são forçadas a responder ao torque sem fraturar.
7. Técnicas usadas em testes e medições
Até os procedimentos utilizados para medir cada propriedade são diferentes. O limite de escoamento pode ser obtido através da aplicação de tensões até o início da deformação plástica ou da aplicação de tensões que levam o material a sofrer uma deformação plástica.; o rendimento pode ser determinado usando métodos de compensação, como 0.2% para metais. A resistência à tração, entretanto, é feita pela aplicação incremental de tensão até que ocorra a quebra ou falha..
8. Efeito da temperatura e do ambiente
A temperatura e outras condições podem afetar ambas as propriedades. A elasticidade pode diminuir a resistência ao escoamento do material. Uma vez que isso define o nível de tensão que um material pode suportar sem deformação. A resistência à tração também depende da temperatura. Embora a maioria dos materiais tenda a ser mais resistente em altas temperaturas do que em condições de baixa temperatura.
| Propriedade | Força de rendimento | Resistência à tracção |
| Definição | Tensão na qual começa a deformação permanente. | Tensão máxima antes da fratura. |
| Ponto na curva tensão-deformação | Transição da deformação elástica para a plástica. | Pico antes da ruptura do material. |
| Unidades | MPa ou psi. | MPa ou psi. |
| Faixa de valores típica | 200 MPa para 2500 MPa. | 250 MPa para 3500 MPa. |
| Importância | Indica resistência à deformação permanente. | Indica carga máxima antes da fratura. |
| Exemplo de aplicação | Estruturas portantes (por exemplo., pontes). | Resistência extrema à força (por exemplo., cabos). |
| Comportamento Material | Resistência à mudança permanente. | Resistência ao fracasso. |
Rendimento e resistência à tração como indicadores-chave de desempenho
Tanto o rendimento quanto a resistência à tração são significativos para um material analisar sua capacidade. Então, pode ajudar a manter a resistência estrutural sob tensão, para que não mude de forma e tamanho. A resistência à tração revela a tensão máxima que um material pode suportar sem falha, aplicável a materiais sujeitos a forças extremas. Completamente, eles direcionam as escolhas feitas de materiais e formas para alcançar segurança e confiabilidade.
Aplicação de rendimento e resistência à tração no mundo real e exemplos
A seguir estão alguns dos exemplos em tempo real de resistência ao escoamento versus resistência à tração：
1. Construção e Engenharia Civil
A resistência de alto escoamento em estruturas como aço e concreto desempenha um papel crítico. Então, pode manter a estrutura física do complexo sob alta pressão. Algumas propriedades exibidas pelos cabos usados em pontes suspensas incluem; resistência à tracção. Desencoraja os cabos de quebrarem sob forças maiores.
2. Indústria Automotiva e Aeroespacial
Em aplicações automotivas, a resistência ao escoamento evita a deformação durante colisões. A resistência à tração evita que a peça quebre. Esses materiais aeroespaciais podem possuir propriedades para suportar o peso da carga voadora e condições severas.
3. Fabricação de Produtos Industriais e Máquinas Pesadas
As propriedades mecânicas exigidas das engrenagens e peças da máquina incluem alta resistência à tração para evitar falhas sob cargas, enquanto a alta resistência ao escoamento é desejável para as estruturas da máquina para evitar deformação durante o uso.
4. Implantes e dispositivos médicos
Os materiais comuns utilizados em implantes médicos incluem titânio e aço inoxidável. Então, é importante ter alto rendimento e resistência à tração para evitar deformação e/ou fratura.
5. Equipamentos esportivos
O rendimento e a resistência à tração são importantes no material correspondente em equipamentos esportivos, ou seja, bicicletas de fibra de carbono e raquetes de tênis. Deve suportar vários ciclos de tensão/deformação sem diminuir o desempenho ou a integridade do material.
Comunalidades entre rendimento e resistência à tração
A seguir estão alguns aspectos comuns de resistência ao escoamento e resistência à tração:
- Ambos medem a resistência do material: A resistência ao escoamento e a resistência à tração são duas usadas para avaliar a resistência de um material.. Então, pode suportar o estresse de força sem falhar.
- Chave para projeto estrutural: Ambos são utilizados para avaliar qual material é adequado para estruturas civis. Essas estruturas podem ser edifícios, máquinas, e veículos; para não se desgastar facilmente.
- Ajude a prever o comportamento dos materiais: Ambos são muito importantes na previsão do comportamento dos materiais sob carga. Eles podem escolher o design do produto para suportar certas condições de estresse.
- Importante para seleção de materiais: Ambos são cruciais na escolha dos materiais corretos para diversas indústrias. Então, pode garantir que os materiais tenham um desempenho eficaz e seguro em diversas condições.
- Medido através de testes de tração: O rendimento e a resistência à tração são testados por métodos de teste de tração, em que a tensão e a deformação são medidas para determinar os valores característicos no diagrama tensão-deformação.
Conclusão
Para concluir, O rendimento e a resistência à tração são atributos importantes do material, fundamentais na engenharia e na caracterização de materiais. A resistência ao escoamento é a medida da resistência de um material à deformação em um determinado ponto e a resistência à tração é uma medida da tensão máxima.. Essas propriedades nos dizem sobre a resistência que um material pode suportar antes de fraturar.. Ambos são importantes para garantir a confiabilidade e sustentabilidade das estruturas, produtos, e sistemas. Esses sistemas podem incluir construção, automotivo, e indústrias aeroespaciais, etc.. Portanto, os conceitos acima ajudam os engenheiros a identificar os materiais certos para uso, dependendo dos padrões de desempenho exigidos..
Perguntas frequentes
Qual é a diferença entre os termos resistência ao escoamento e resistência à tração?
O limite de escoamento é um estágio em que ocorre a formação de uma deformação plástica permanente. Por outro lado, resistência à tração é a carga máxima que um material pode suportar antes da falha.
Quais são os métodos de medição da resistência à tração e ao escoamento?
Ambos são determinados usando um teste de tração onde uma pequena amostra do material é puxada. Então, ele pode registrar valores de tensão-deformação e obter essas propriedades.
Qual dos dois pontos fortes é mais útil para um engenheiro estrutural?
Isso ocorre porque a resistência ao escoamento é indiscutivelmente mais essencial para aplicações estruturais. É principalmente devido à sua capacidade de mostrar quando um material se deformou plasticamente, o que pode causar falha na estrutura.
