FENÓMENOS BAIXO CARGA ESTÁTICA
A deformación do material baixo a influencia da tensión é un fenómeno moi complexo, de xeito que debe simplificarse en distintos aspectos para poder entendelo. Unha destas simplificacións é a hipótese de que as cargas se aplican gradualmente, como se fai, por exemplo, coas probas de tracción e compresión sobre as probetas.
Se un bastón de aceiro sometido a tracción se expón a unha carga que aumenta gradualmente e se mide a súa dilatación ℇ, obtense o diagrama representado na figura.
_1= Límite de proporcionalidade _2 = Límite elástico 3 =Límite inferior de fluencia 3’= Límite superior de fluencia
Ao principio a dilatación é moi pequena e proporcional á tensión, tal como esixe a lei de Hooke. A partir dunha tensión determinada cesa a proporcionalidade e a dilatación medra máis rapidamente. A posición exacta deste límite de proporcionalidade é difícil de determinar. Canto máis precisa é a medición, máis baixo resulta. Para a maioría dos materiais sitúase en δ=0, e a lei de Hooke representa entón só a primeira aproximación ao comportamento elástico, o primeiro termo do desenvolvemento en serie de Taylor da función ℇ=ℇ (δ) ao redor da orixe de coordenadas. Se se descarga a barra, obsérvase que, cando a tensión non foi excesivamente grande, a deformación tamén desaparece conforme á lei de Hooke. Pero isto tamén cambia se se supera unha determinada tensión situada preto do límite de proporcionalidade, o chamado límite elástico; nese caso a deformación total consta dunha parte elástica (reversible) e doutra inelástica (permanente). Nin o límite elástico pode determinarse con precisión; sitúase tanto máis baixo canto maior é a precisión da medición.
Con todo, como ten unha grande importancia técnica, xa que representa o límite de relevancia en case todos os cálculos da resistencia dos materiais, e ao mesmo tempo o límite no que aparecen os primeiros danos permanentes, para a ensaios de mostras defínese con claridade mediante unha convención adoptada, polo que, por exemplo, como límite 0,2% se designa a tensión na que. a dilatación permanente alcanza 0,2%.
Xusto despois de superar o límite de elasticidade, a deformación aumenta bruscamente e pode observarse a simple vista; con case unha tensión constante, a barra alonga de maneira continua. Esta tensión chámase límite de fluencia.
Nas máquinas hidráulicas de ensaio de materiais pode observarse ademais, despois do comezo do fluír, unha caída da tensión máis ou menos pronunciada, como se indica no gráfico mediante a curva discontinua; entón o máximo denomínase límite de fluír superior, e a tensión de fluír constante que segue despois, límite de fluír inferior.
Unha vez acadada unha determinada dilatación, que é case completamente non elástica, a tensión comeza a aumentar de novo e o material endurece. Nesta zona de carga prodúcese unha redución apreciable da sección transversal da barra debido á contracción lateral (non elástica), e a evolución posterior do diagrama de tensións e deformacións depende sobre todo de se, ao calcular a tensión, a forza de tracción P que actúa sobre a barra se divide pola sección inicial Fo ou pola sección actual F. Para fins técnicos é interesante a tensión P/F. Esta tensión pasa por un máximo, que se denomina resistencia do material, e cando se supera ese máximo, a barra estreítase fortemente nun punto e rómpese. A “tensión real” P/F aumenta ata a rotura.
O comportamento doutros metais diferénciase en moitos aspectos do aquí descrito. O fluír non adoita ser pronunciado, e o endurecemento comeza inmediatamente despois de superar o límite elástico.
Nos materiais fráxiles (pedra, vidro, formigón) as deformacións inelásticas son en xeral pequenas e mesmo cunha pequena dilatación prodúcese a rotura. A dilatación total que sofre o material ata a rotura é unha medida da ductilidade (oposto: fraxilidade) do material e para o aceiro establécese con precisión nas condicións técnicas. Porén, como xusto antes da rotura a deformación adicional se concentra na contorna da zona de sección estreita, obtense un valor distinto da dilatación na rotura, segundo se para a lonxitude de medida se tome unha parte maior ou menor da barra, de modo que, para obter resultados inequívocos e comparables entre si, debe adoptarse de antemán unha determinada convención. A dilatación na rotura mídese, por regra xeral, marcando nunha barra redonda de diámetro d antes do ensaio unha lonxitude de medida l = 10 d e calculando a partir do seu alongamento ∆l a dilatación na rotura ℇSl= ∆1/1.
Se é necesario ensaiar barras de distinta sección, a lonxitude de medida determínase en función do diámetro dunha barra cilíndrica circular que teña a mesma área de sección transversal.