La curva tensión-deformación
¿Por qué puede doblar un clip de papel en la forma que desee? ¿Por qué se rompe un cristal? Las propiedades del material del clip y del cristal son diferentes. Una forma de visualizar la diferencia en las propiedades del material es una curva de tensión-deformación. Una curva de tensión-deformación es una representación gráfica del comportamiento de un material cuando se somete a una carga o fuerza. Las dos características que se trazan son el estrés en el y eje x y la tensión en la x eje y. La tensión es la relación entre la carga o fuerza y el área de la sección transversal del material al que se aplica la carga. Las unidades de medida estándar para la tensión son libras por pulgada cuadrada o Newtons por metro cuadrado al cuadrado. La deformación , por otro lado, es una medida de la deformación del material como resultado de la fuerza aplicada. La deformación es un cambio en la forma o forma del material. Por ejemplo, una persona parada en el extremo de un trampolín hace que se deforme o se doble como resultado del peso o la fuerza. No existe una unidad de medida para la deformación, ya que es una relación entre la deformación y la longitud inicial. Si, por ejemplo, la deformación medida es 0.05, esto significa que hay 0.05 pulgadas de deformación por cada pulgada de longitud. Los materiales se dividen en dos categorías básicas: materiales quebradizos y materiales dúctiles. Los materiales quebradizos , como el vidrio, se romperán o fracturarán sin doblarse cuando se aplique una fuerza lo suficientemente grande. Los materiales dúctiles , como el acero o el aluminio, se doblarán cuando se aplique una fuerza. Si la fuerza es lo suficientemente grande, el material se deformará permanentemente y no volverá a su forma original. Veamos algunas curvas típicas de tensión-deformación.
Curva de tensión-deformación frágil
En la curva de material quebradizo, un límite elástico o un límite elástico es el mismo que el punto de fractura. La curva del material quebradizo revela que el material se fractura o se rompe en lugar de doblarse cuando la fuerza es lo suficientemente alta.
Curva de tensión-deformación dúctil
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En esta curva de material dúctil, puede ver un punto etiquetado como límite elástico, también conocido como límite elástico. La caída en la curva en este punto es una indicación de que el material ha cedido o deformado. Una vez que se quita la carga, esta deformación será permanente. Antes de este punto, el material es elástico. Los materiales elásticos se deforman pero vuelven a su forma original después de quitar la carga. En la imagen de su pantalla a continuación, notará que la figura de la izquierda muestra el comportamiento de un material elástico.
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La carga o fuerza aplicada está por debajo del límite elástico. Una vez que se retira la carga, el material vuelve a su forma original sin deformación permanente. En la figura de la derecha, la carga aplicada está por encima del límite elástico. Cuando se quita la carga, el material no vuelve a su forma original sino que se deforma permanentemente en una nueva forma. Una vez que la carga excede el límite de elasticidad, el material continuará deformándose sin necesidad de un gran aumento de fuerza.
Fuerza final
Un último punto importante en la curva tensión-deformación de un material dúctil para discutir es la resistencia última . Este es el punto de la curva que indica la carga máxima que se puede aplicar antes de que el material comience a alargarse. El alargamiento existe cuando el material se estira en el proceso de deformación. La sección transversal se vuelve más pequeña y el material se vuelve más largo de lo que era originalmente. La imagen en la pantalla muestra ejemplos de materiales alargados después de una fractura. Puede ver que en el punto de ruptura, el material es mucho más delgado de lo que era antes de aplicar la carga.
Una curva en el río: resumen, personajes y análisis
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Resumen de la lección
Repasemos brevemente lo que hemos aprendido. Una curva de tensión-deformación es una forma gráfica de mostrar la reacción de un material cuando se aplica una carga. Muestra una comparación entre estrés y tensión. La tensión es la relación entre la carga o fuerza y el área de la sección transversal del material al que se aplica la carga. La deformación es la relación entre la deformación del material y la longitud inicial. Los materiales se dividen en dos categorías básicas: dúctiles y quebradizos. Los materiales dúctiles se doblan o deforman cuando se aplica una carga. Los materiales frágiles tienden a romperse o fracturarse en lugar de deformarse. Un material dúctil reaccionará de manera diferente según el tamaño de la carga. Si la carga está por debajo del punto de fluencia en la curva de tensión-deformación, el material volverá a su forma original después de que se retire la carga. Esto significa que el material es elástico . Si la carga es lo suficientemente grande como para estar por encima del límite elástico, el material se deformará y alargará permanentemente. El alargamiento existe cuando el material se vuelve más largo en el proceso de deformación.
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