Qual é a força de tração final?

2 semanas ago
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A resistência à tração máxima ou simplesmente a resistência à tração é a medida do estresse máximo que um objeto / material / estrutura pode suportar sem ser alongado, esticado ou puxado.

Resistência à tração

As propriedades de tração de um material indicam como ele reagirá às forças aplicadas sobre ele em tensão. Como você pode imaginar, alguns materiais quebram quando uma grande força é aplicada a eles, enquanto outros ficam alongados ou deformados fisicamente de alguma outra maneira. Os materiais que rompem muito acentuadamente dizem que são submetidos a uma “falha frágil”.

Por outro lado, existem alguns materiais que podem suportar / suportar uma grande tensão ao serem puxados ou esticados antes de serem quebrados. O termo “resistência à tração final” (ou UTS) é usado para se referir ao estresse máximo que um material pode manipular antes de se alongar, esticar ou puxar.

Testes de tração em um composto de coco

Duas visas aplicam tensão a um espécime puxando-o, esticando a amostra até que ela se frate. O estresse máximo que resiste antes da fratura é a sua resistência à tração máxima. (Foto: Kerina yin / Wikimedia Commons)

Muitas vezes reduzido apenas a força de tração (TS) ou força máxima, a força de tração máxima quantifica a força necessária para puxar um material até o ponto em que quebra.

Como os materiais dúcteis se comportam quando o estresse é aplicado

Muitos materiais exibem um comportamento elástico linear, o que significa que eles se tornam deformados (temporariamente) quando as forças são aplicadas sobre eles, mas retornam à sua forma original, uma vez que as forças não são mais aplicadas. Este comportamento elástico de materiais geralmente se estende até certo ponto (chamado de “ponto de cedência”), ao qual todas as deformações são reversíveis após a remoção da carga.

Além do limite de elasticidade, as deformações de materiais dúcteis (como o aço) são “plásticas”. Uma amostra plasticamente deformada não retorna completamente à sua forma e tamanho originais quando a carga ou o estresse são removidos.

Testes de tração

A resistência à tração final ou UTS é, portanto, usada para o controle de qualidade (devido à sua facilidade de teste), para determinar em grande parte tipos de materiais para amostras desconhecidas.

Determinar o UTS de uma amostra (ou seja, um teste de tração) é bastante simples. Envolve o uso de uma pequena amostra com uma área de seção transversal fixa e, em seguida, puxando-a com um tensômetro a uma taxa de deformação constante até a amostra quebrar. O ponto mais alto na curva tensão-deformação (ver gráfico acima) é a resistência à tração máxima.

Uma vez que o UTS é uma propriedade intensiva, seu valor é independente do tamanho da amostra de teste; no entanto, depende de certos outros fatores, como a temperatura do material e o ambiente de teste, a presença de defeitos de superfície na amostra de teste, a preparação da amostra, etc.

Teste de tração de Al

Espécie da barra redonda após testes de esforço de tração (Photo Credit: Sigmund / Wikimedia Commons)

Unidade de resistência à tração máxima

A força de tração é definida como uma medida de estresse, que, por sua vez, é medida como força por unidade de área. A unidade SI do UTS é Pascal ou Pa. Geralmente é expressa em megaPascais, então o UTS é comumente expresso em megaPascals (ou MPa). Nos EUA, o UTS é freqüentemente expresso em libras por polegada quadrada (ou psi).

Máxima resistência à tração de alguns materiais comuns

A resistência máxima à tração de um material é a sua resistência máxima à fratura. Como você pode imaginar, a resistência à tração de um material é uma medida crucial de sua capacidade de executar em uma aplicação, razão pela qual o UTS é amplamente utilizado ao descrever as propriedades das ligas e metais.

Dado a seguir estão os valores do UTS de alguns materiais:

Forças de tração típicas de alguns materiais

Como você pode ver na tabela, o concreto (um objeto “duro”) possui um valor UTS mais baixo do que a borracha, o mármore e mesmo a pele humana. Diamond, bastante previsivelmente, aparece perto do fundo, e o grafeno, um alotropo de carbono, fica no fundo com o valor UTS mais alto (na tabela).

Referências:

  1. Universidade de Harvard
  2. Santa Rosa Junior College – faculdade comunitária em Santa Rosa, Califórnia
  3. Educação NDT, Iowa State University
  4. Universidade de Princeton
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