Estresse vs Tensão: Compreendendo as principais diferenças e suas implicações

Tensão e deformação são os dois termos relacionados que medem a capacidade de um determinado material de aceitar a pressão externa.. Tensão é a quantidade de força aplicada a qualquer um dos materiais. Por outro lado, quando os materiais são forçados a mudar seu comportamento, é chamado de tensão. Compreender como essas forças se comportam torna mais fácil para os engenheiros desenvolverem materiais seguros e eficientes para as estruturas. Então, este artigo explorará ainda mais os fundamentos do estresse e da tensão e dará ao leitor uma ideia geral da importância desses fatores na prática.

Como você definiria o estresse?

Tensão é uma força que atua na área unitária de qualquer material para obter uma estimativa da magnitude das forças internas que atuam em duas partículas vizinhas.. Se falarmos sobre sua fórmula, tensão é força por unidade de área. Geralmente é medido em pascais (Pai) ou newtons por metro quadrado (N/m²). Sua expressão matemática é:

σ=F/A

Aqui F é a força aplicada e A representa a área da seção transversal do canal.

Importância do Estresse

Tensão refere-se principalmente à força que aplicamos em uma área de um material. Aplicar força a um material cria forças internas. Além disso, essas forças se estendem por todo o material. A força que atua na área por unidade de área é descrita no que chamamos de tensão. A consciência do estresse é útil na identificação da maneira como um material se comportará sob diferentes cargas sem atingir seu ponto de ruptura..

Diferentes tipos de estresse

Aqui estão os outros tipos de estresse

1. Tensão de tração: Normalmente ocorre quando a força de tensão puxa o material para um novo comprimento paralelo, ou seja. o alongamento. Um exemplo é quando duas pontas de um elástico se separam.
2. Tensão compressiva: Ocorre quando uma determinada parte do material é empurrada uma contra a outra, levando a uma diminuição no tamanho. Por exemplo. arco e curvando-se para baixo para receber o arco e a compressão da mola.
3. Tensão de cisalhamento: Ocorre quando as forças são paralelas a uma determinada parte do material. além disso, suas camadas do material deslizam umas sobre as outras. Um exemplo são as tesouras usadas para cortar papéis.
4. Tensão de flexão: Geralmente acontece devido à deformação. Ocorre quando o material começa a dobrar devido à carga com as forças de tração e compressão. Um exemplo é o afundamento de uma viga sob uma carga aplicada em seu meio..
5. Estresse torcional: É a tensão direta ocasionada por uma carga de torção que leva à tensão de cisalhamento em um material.. Um exemplo é uma haste de metal que gira usando um torque em ambas as extremidades.

Causas do estresse

A seguir estão as principais causas de estresse;

1. Forças Externas

Cargas externas que atuam em qualquer estrutura aplicam forças diretamente no material e causam tensão. Essas forças podem ser tensão, compressão, e cisalhar. As forças resultantes são extremamente altas em uma pequena região. além disso, estresse dinâmico é a pressão oscilante constante. Geralmente é responsável por causar tensões de fadiga que desgastam gradativamente o material.

2. Fatores Ambientais

O calor afeta as dimensões dos materiais e aumenta ou reduz seu tamanho. além disso, um ataque químico enfraquece o material e gera tensões internas. Umidade e umidade causam inchaço e degradação, especificamente em higroscópicos. As vibrações produzem tensão nos materiais, deformando-os mecanicamente. Além disso, radiação como raios UV ou gama, causa danos em nível atômico ao material.

Como medir o estresse?

Aqui estão algumas maneiras possíveis de medir o estresse de forma adequada;

• Células de carga: Eles ajudam a converter força mecânica em sinais elétricos. além disso, eles fornecem medições precisas e repetitivas em diferentes cenários.
• Medidores de tensão: Eles medem a deformação analisando as mudanças na resistência elétrica. além disso, eles fornecem medições precisas de deformação para medir a tensão interna.

• Curva tensão-deformação: Esta curva ajuda a traçar a tensão contra a deformação. Revela comportamento elástico e plástico juntamente com pontos-chave, ou seja. ponto de rendimento (início da deformação plástica), resistência à tração final (estresse máximo), e ponto de fratura (falha). , Além disso, esta curva também ajuda na escolha do material e no projeto estrutural.
• Outras técnicas: Estes podem ser fotoelasticidade para padrões de tensão visual. além disso, eles podem ser análises de elementos finitos para simulação computacional de tensão. Além disso, essas técnicas podem incluir difração de raios X para medição de tensão residual e emissão acústica. Então, eles podem detectar facilmente ondas de estresse.

Como você definiria tensão?

Deformação é o nome da deformação que representa o deslocamento entre partículas em um corpo material. Este deslocamento pode ser relativo a um comprimento de referência. além disso, deformação estima o quanto um material se deforma sob tensão. Sua expressão geral é

Tensão = mudança no comprimento / comprimento original. ou

variedade (e) ϵ=ΔL/ Lo

Importância da Tensão

A tensão tem um grande significado no campo da construção. Ajuda a prever como os materiais se comportarão sob diferentes condições de carregamento. além disso, permite que os engenheiros considerem se um material retornará à sua forma original após a remoção da carga (comportamento elástico). Então, a deformação nos ajudará no conhecimento para garantir a integridade estrutural e evitar falhas de materiais em aplicações de engenharia.

Causas de tensão

Os seguintes fatores causam tensão em diferentes materiais:

1. Forças Externas

Cargas autoaplicadas, ou seja. tensão, compressão, força de cisalhamento, força de flexão, e o torque causam diretamente deformação nos materiais. Essas forças alteram a forma ou o tamanho do material e resultam em deformação..

2. Fatores Ambientais

Calor e frio afetam os tamanhos dos materiais e, portanto, surge o estresse térmico. Alguns produtos químicos podem causar deformação e deterioração do material. além disso, mudanças no teor de umidade de alguns materiais irão forçá-los a expandir ou encolher. A radiação pode causar uma mudança na estrutura do material em nível atômico, resultando em deformação..

Como medir a tensão?

Vamos discutir as técnicas de medição de deformação em detalhes;

1. Medidores de tensão: Os sensores usados ​​para quantificar o nível de distorção em uma substância específica são conhecidos como extensômetros.. No processo, no entanto, eles deformam o material e alteram a resistência elétrica.
2. Extensômetros: Esses dispositivos medem a mudança no comprimento de uma amostra de material quando a carga está sendo aplicada a ela. Estes têm amplas aplicações em testes de tração.

3. Correlação de imagens digitais (DIC):Esta é uma técnica compreensível de controle de ascendência óptica que utiliza imagens digitais para observar a distorção da superfície de um material.. Pode medir a tensão de campo total. além disso, é eficiente em análises de deformações que requerem informações detalhadas.
4. Fotoelasticidade: É um processo de visualização de deformação usando um microscópio polarizador. além disso, usa o princípio da luz polarizada. Eles auxiliam na determinação de áreas de alta tensão e na compreensão de padrões de deformação difíceis.
5. Análise de Elementos Finitos (FEA):É um dos métodos numéricos para prever a deformação do material quando diferentes cargas atuam sobre ele.. Ele processa informações específicas de deformação. Esta informação é útil para determinar a estrutura e o design apropriados de materiais e sistemas.

Principais diferenças entre estresse e tensão

Aqui está a tabela para dar uma melhor compreensão das principais diferenças entre tensão e deformação.

Estresse	Variedade
Pode ser definida como uma força que atua por unidade de área dentro de um material.	É uma Deformação relativa ao comprimento original
Isso pode ser expresso como σ=F​/A	Pode ser denotado como ϵ=ΔL​/L0​
Unidades = Pascal (Pai) ou Newtons por metro quadrado (N/m²)	É adimensional, pois é a proporção dos mesmos parâmetros
O estresse obtém a estimativa das forças internas	Simplesmente as medidas mudam de forma ou tamanho
Causada por forças externas e fatores ambientais	Causada por forças externas e fatores ambientais
Tipos: Tração, Compressivo, Cisalhamento, Dobrando, Torcional	Tipos: Tração, Compressivo, Cisalhamento, Dobrando, Torcional
Indica a tolerância de força do material	Indica a deformação do material sob força
Medido com células de carga, medidores de tensão, curva tensão-deformação, FEA	Medido com extensômetros, extensômetros, DIC, FEA
Usado na seleção de materiais, projeto estrutural, previsão de falha	Usado em análise de desempenho, estudo de deformação, integridade estrutural

Como o estresse e a tensão se relacionam?

Originalmente, tensão e deformação são dois conceitos que possuem uma relação estreita no campo da ciência dos materiais.. A tensão é definida como a força por unidade de área que um material experimenta, enquanto a deformação é a mudança nas dimensões do material à medida que ele sofre tensão. A correlação tensão-deformação é geralmente representada em um diagrama tensão-deformação que ilustra o comportamento de um material quando tensionado.. Na região elástica, a tensão e a deformação são diretamente proporcionais e são governadas pela lei de Hooke, ou seja. σ=Eϵ

Como você definiria o estresse contra Curva de Deformação?

Curva tensão vs deformação – uma representação gráfica da quantidade de tensão imposta a um material e a quantidade de deformação que ela mostra. Então. aqui estão suas principais regiões e pontos na curva incluem:

• Região Elástica: Região onde as relações de tensão e deformação são diretamente proporcionais conforme estabelecido pela Lei de Hook; ou seja. σ=Eϵ. Aqui, o material recupera sua forma original após a remoção da tensão.
• Ponto de rendimento: O material começa a dobrar além do seu limite de escoamento e causa deformação permanente mesmo quando a tensão é liberada.
• Região Plástica: Neste ponto, o material fica permanentemente endurecido além do estágio de escoamento.
• Resistência à tração final: A quantidade de tensão que o material pode tolerar especificamente até o ponto de estrangulamento.
• Ponto de fratura: Também é conhecido como o verdadeiro ponto de falha, qual é a posição do ponto de ruptura do material.

A curva também é essencial para explicar as propriedades do material. além disso, ajuda no processo de escolha do material certo no processo de projeto de engenharia.

Conclusão

Para concluir, estresse v. variedade, tensão e deformação são conceitos básicos da ciência e engenharia de materiais. Tem um valor significativo na aprendizagem sobre reações materiais resultantes de várias forças. Semelhante à tensão que define forças internas em um material, tensão define a deformidade que vem com as forças. Curvas tensão-deformação que representam seu tipo de relação são muito valiosas na aquisição de uma compreensão geral das características e comportamento do material.. Por isso, o domínio destes conceitos por engenheiros e cientistas resultará no desenvolvimento de estruturas e materiais mais seguros e eficientes. Contate-nos Para maiores informações.