Tensió de trencament
Es denomina tensió de trencament a la màxima tensió que un material pot soportar baix tensió ans que la seua secció travessera es contraga de manera significativa.[1][2]
La tensió de trencament s'obté per lo general realisant un ensaig de tracció i registrant la tensió en funció de la deformació (o allargament); el punt més elevat de la curva tensió-deformació és la tensió de trencament. És una propietat intensiva; per lo tant el seu valor no depén del tamany de la mostra, sino de factors, tals com la preparació, la presència o no de defectes superficials, i la temperatura del mig ambient i del material.
Les tensions de trencament rar volta són considerades en el disseny d'elements dúctils, pero no obstant són molt importants en el disseny d'elements fràgils. Les mateixes es troben tabuladas per als materials més comuns tals com aleacions, materials composts, ceràmics, plàstics, i fusta.
La tensió de trencament és definida com una tensió que es medix en unitats de força per unitat d'àrea. Per a alguns materials no homogéneus li l'indica com una força o una força per unitat de gruixa. En el sistema internacional, l'unitat és el pascal (Pa) (o un múltiple del mateix, a sovint el megapascal (MPa), utilisant el prefix Mega); o, equivalent al Pascal, Newton per metro quadrat (N/m²).
Conceptes
[editar | editar còdic]Materials dúctils
[editar | editar còdic]
1. Tensió de trencament
2. Llímit elàstic
3. Llímit de proporcionalitat
4. Fractura
5. Deformació en el punt de llímit elàstic (típica 0.2%)
1. Tensió de trencament
2. Llímit elàstic
3. Fractura
4. Regió d'enduriment induït per deformació
5. Regió de necking
A: Tensió d'ingenieria
B: Tensió verdadera
Molts materials presenten un comportament elàstic, que es definix per l'existència d'una relació llineal entre la tensió i la deformació, tal com mostra la figura fins al punt 2, en el qual les deformacions es revertixen completament en eliminar la càrrega o força actuante; açò és que l'espècimen carregat per una tensió en la regió elàstica s'estirarà, pero prendrà la seua forma i tamany original quan es retira la càrrega. Després de la regió llineal, en els materials dúctilés, tals com l'acer, les deformacions són plàstiques. Un espècimen que s'ha deformat en forma plàstica no prendrà la seua forma i tamany original quan es retira la càrrega. És de notar que en este cas es recobrarà una part de la deformació. En molts usos, és inacceptable la deformació plàstica, i per lo tant li l'identifica com un factor que llimita al disseny.
Després del punt de llímit elàstic, els metals dúctils presenten una zona d'enduriment induït per deformació, en cual la tensió s'incrementa davant deformacions creixents, i l'espècimen comença a desenrollar un estretament o coll (necking en anglés), en la qual la secció travessera de l'espècimen disminuïx a causa d'un fluix plàstic. En un material suficientment dúctil, quan l'estretament és apreciable, s'observa una inversió en la curva de tensió-deformació d'ingenieria (curva A); açò es deu a que la tensió d'ingenieria es calcula utilisant l'àrea de la secció travessera de l'espècimen original ans que es produïra l'estretament. El punt d'inversió correspon a la tensió màxima en la curva de tensió-deformació d'ingenieria, i la coordenada de tensió d'ingenieria en este punt és denominada la tensió última de trencament, mencionada en el punt 1.
La tensió de trencament per lo general no s'utilisa en el disseny de components estructurals estàtics dúctils ya que les pràctiques de disseny determinen utilisar el llímit elàstic. No obstant si li l'utilisa per a control de calitat, ya que és fàcil de medir. A voltes li l'utilisa per a tindre una estimació preliminar del tipo de material a partir d'una mostra desconeguda.[3]
Materials fràgils
[editar | editar còdic]Els materials fràgilés, tals com el formigó i la fibra de carbono, es caracterisen per fallar davant deformacions menudes. A sovint fallen quan encara es troben deformant-se de manera elàstica llineal, i per lo tant no posseïxen un llímit elàstic definit. A causa de que les deformacions són reduïdes, existix una diferència irrellevant entre la tensió d'ingenieria i la tensió real. L'ensaig de varis espècimen idèntics produïx distints valors de la tensió de trencament, açò es deu al mòdul de Weibull del material fràgil.
La tensió de trencament és un paràmetro utilisat en freqüència en dissenyar estructures o peces fràgils, ya que no existix el llímit elàstic.[3]
Valors típics de la tensió de trencament
[editar | editar còdic]| Material | Llímit elàstic (MPa) |
Tensió de trencament (MPa) |
Densitat (g/cm³) |
|---|---|---|---|
| Acer A36 | 250 | 400 | 7,8 |
| Acer al carbono 1090 | 250 | 841 | 7,58 |
| Pell humana | 15 | 20 | 2,2 |
| Titani 11 (Tu-6Al-2Sn-1.5Zr-1Mo-0.35Bi-0.1Si)[4] | 940 | 1040 | 4,5 |
| Acer, API 5L X65[5] | 448 | 531 | 7,8 |
| Polietileno d'alta densitat (HDPE) | 26-31 | 31.7 | 0,95 |
| Polipropileno | 12-43 | 19.7-80 | 0,91 |
| Acer inoxidable AISI 302 - Cold-rolled | 520 | 860 | 8,19 |
| Berili[6] 99.9% Be | 345 | 448 | 1,84 |
| Aleació d'alumini[7] 2014-T6 | 414 | 483 | 2,8 |
| Aleació d'alumini 6063-T6 | 248 | 2,63 | |
| Coure 99,9% Cu | 70 | 220 | 8,92 |
| Cuproníquel 10% Ni, 1,6% Fe, 1% Mn, balanç Cu | 130 | 350 | 8,94 |
| Bronze | 200 + | 550 | 5,3 |
| Tungsteno | 1510 | 19,25 | |
| Vidre | 33[8] | 2,53 | |
| Fibra de basalt[9] | N/A | 4840 | 2,7 |
| Marbre | N/A | 15 | |
| Ciment | N/A | 3 | 2,7 |
| Cabell humà | 380 | ||
| Bambú | 350-500 | 0,4 | |
| Seda d'aranya | 1000 | 1,3 | |
| Seda de cuc de seda | 500 | 1,3 | |
| Fusta de pi (paralel al gra) | 40 | ||
| Os (costella) | 104-121 | 2 | 1,6 |
| Nailon, tipo 6/6 | 45 | 75 | 1,15 |
| Adhesiu epoxi | - | 12 - 30[10] | - |
| Goma | - | 15 | |
| Bor | N/A | 3100 | 2,46 |
| Silici, monocristalino (m-Si) | N/A | 7000 | 2,33 |
| Diamant | N/A | 2800 | 3,5 |
| Grafeno | N/A | 130000[11] | 1 |
| Nanotubo de carbono | N/A | 11000-63000 | 0,037-1,34 |
| Element | Mòdul de Young (GPa) |
Compensació de el llímit elàstic (MPa) |
Tensió de trencament (MPa) |
|---|---|---|---|
| Silici | 107 | 5000–9000 | |
| Tungsteno | 411 | 550 | 550–620 |
| Ferro | 211 | 80–100 | 350 |
| Titani | 120 | 100–225 | 240–370 |
| Coure | 130 | 33 | 210 |
| Tantalio | 186 | 180 | 200 |
| Estany | 47 | 9–14 | 15–200 |
| Zinc (wrought) | 105 | 110–200 | |
| Níquel | 170 | 14–35 | 140–195 |
| Argent | 83 | 170 | |
| Or | 79 | 100 | |
| Alumini | 70 | 15–20 | 40-50 |
| Plom | 16 | 12 |
Vore també
[editar | editar còdic]Referències
[editar | editar còdic]- ↑ Degarmo, Black & Kohser 2003, p. 31
- ↑ Smith & Hashemi 2006, p. 223
- ↑ 3,0 3,1 «NDT-ed.org». Archivat des d'el original, el 16 de febrer de 2014. Consultat el 8 de juny de 2012.
- ↑ http://www.matweb.com/search/datasheet.aspx?MatGUID=b141bfe746f142638fdc30ac59aa306i
- ↑ «USStubular.com». Archivat des d'el original, el 8 d'abril de 2010. Consultat el 7 de juny de 2012.
- ↑ Beryllium I-220H Grade 2
- ↑ Aluminum 2014-T6
- ↑ Material Properties Data: Soda-Llime Glass
- ↑ «Basalt Continuous Fibers». Archivat des d'el original, el 29 de decembre de 2009. Consultat el 29 de decembre de 2009.
- ↑ «Uhu endfest 300 epoxy: Strength over setting temperature». Archivat des d'el original, el 21 de febrer de 2014. Consultat el 28 de juliol de 2019.
- ↑ Lee, C. et al.(2008).Science.321(5887)
- 385–8.doi:10.1126/science.1157996.Consultat el 7 de juny de 2012.
- ↑ A.M. Howatson, P.G. Lund, and J.D. Todd, Engineering Tables and Data, p. 41
Bibliografia
[editar | editar còdic]- Giancoli, Douglas, Physics for Scientists & Engineers Third Edition (2000). Upper Saddle River: Prentice Hall.
- (1995).Journal of Experimental Zoology.271
- 1–17.doi:10.1002/jez.1402710102.
- T Follett, Life without metals
- (2000).Science.287(5453)
- 637–640.doi:10.1126/science.287.5453.637.
- George E. Dieter, Mechanical Metallurgy (1988). McGraw-Hill, UK
Referències
[editar | editar còdic]
- Este artícul conté una traducció derivada de «Tensión de rotura» de Wikipedia en castellà publicada baix la Llicència de documentació lliure de GNU i la Llicència Creative Commons Reconeiximent-CompartirIgual 4.0 Internacional.