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Una prova di trazione è probabilmente il tipo più importante di prova meccanica che è possibile eseguire sul materiale. Le prove di trazione sono semplici, relativamente poco costose, e completamente standardizzate. Tirando su qualcosa, si determina molto rapidamente come il materiale reagisce alle forze che sono applicate in trazione. Poiché il materiale viene tirato, si trova la sua resistenza in termini di quanto si allungherà.
Perché eseguire una prova di trazione?
Si può imparare molto di una sostanza da prove di trazione. Mentre si continua a tirare il materiale fino a quando non si rompe, si ottiene un buon profilo completo di trazione. Una curva mostrerà come essa reagisce alle forze che vengono applicate. Il punto di rottura è di grande interesse e viene in genere chiamato sua "Resistenza Ultima" o UTS sul grafico.
Legge di Hooke
Per la maggior parte dei materiali di prova a trazione, si noterà che nella parte iniziale della prova, il rapporto tra la forza applicata, o carico, e l'allungamento che il provino esibisce è lineare. In questa regione lineare, la linea obbedisce la relazione definita come "legge di Hooke", dove il rapporto tra lo stress e la trazione è una costante, , E è la pendenza della linea in questa regione in cui lo stress (σ) è proporzionale alla deformazione (ε) ed è chiamato "Modulo di elasticità" o "Modulo di Young". (Vedi grafico-2)
Modulo di elasticità
Il modulo di elasticità è una misura della rigidità del materiale, ma si applica solo nella regione lineare della curva. (Vedi grafico-3). Se un provino viene caricato all'interno di questa regione lineare, il materiale ritorna alla sua condizione esattamente lo stesso se il carico viene rimosso. Nel punto in cui la curva non è più lineare e devia dalla relazione lineare, la legge di Hooke non è più valida e una certa deformazione permanente si verifica nel provino. Questo punto è chiamato il "elastico, o limite di proporzionalità". Da questo punto nella prova di trazione, il materiale reagisce plasticamente ad un ulteriore aumento del carico o sforzo. Non tornerà alla sua originaria condizione non sollecitata se il carico viene rimosso.
Stress di Snervamento
Un valore chiamato "resistenza di snervamento" di un materiale è definito come lo stress applicato al materiale in cui la deformazione plastica inizia a verificarsi quando il materiale viene caricato.
Metodo di Offset
Per alcuni materiali (ad esempio, metalli e plastica), l'uscita dalla regione lineare elastica non può essere facilmente identificata. Pertanto, è consentito un metodo di offset per determinare la resistenza allo snervamento del materiale testato. Questi metodi sono discussi in ASTM E8 (metalli) e D638 (materie plastiche). Un offset viene specificato come % di deformazione (per i metalli, in genere 0,2% dall’E8 e, talvolta, per le materie plastiche un valore del 2% è utilizzato). Lo stress (R), che è determinato dal punto di intersezione "r" quando la linea della regione lineare elastica (con pendenza pari a modulo di elasticità) viene tracciata dall’offset "m", diventa la resistenza di snervamento con il metodo di offset.
Moduli alternativi
Le curve di trazione di alcuni materiali non hanno una regione molto ben definita lineare. In questi casi, ASTM E111 prevede metodi alternativi per determinare il modulo di un materiale, così come il modulo di Young. Questi moduli alternativi sono il modulo secante e il modulo tangente.
Deformazione
Si può trovare la quantità di estensione o allungamento del provino subisce durante la prova di trazione che può essere espressa come una misura assoluta della variazione in lunghezza o come una misura relativa chiamata "deformazione". La deformazione può essere espressa in due modi diversi, come "deformazione ingegneristica" e "deformazione reale". La deformazione ingegneristica è probabilmente l'espressione più semplice e più comune di deformazione utilizzata. È il rapporto tra la variazione della lunghezza e la lunghezza originale, . Sebbene, la deformazione reale è simile ma basata sulla lunghezza istantanea del provino durante la prova, , dove Li è la lunghezza istantanea e L0 la lunghezza iniziale.
Resistenza Ultima a trazione
Una delle proprietà che è possibile determinare di un materiale è la sua resistenza ultima a trazione (UTS). Questo è il carico massimo che il provino sostiene durante la prova. Le UTS possono o non possono uguagliare il carico di rottura. Tutto questo dipende dal tipo di materiale da testare. . . Fragile, duttile, o una sostanza che presenta entrambe le proprietà. E a volte può essere un materiale duttile durante la prova in un laboratorio, ma, se messo in servizio ed esposto a temperature estremamente fredde, può spostarsi verso un comportamento fragile.