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Che cos'è la prova di trazione?
Una prova di trazione è probabilmente il tipo più importante di prova meccanica che sia 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 dalle 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 ha reagito alle forze che vengono applicate. Il punto di rottura è di grande interesse e viene in genere chiamato sua "Resistenza Ultima".
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 presenta è lineare. In questa regione lineare, la linea retta obbedisce la relazione definita come "legge di Hooke", dove il rapporto tra lo stress e la trazione è una costante, o.. 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".
Modulo di elasticità
Il modulo di elasticità è una misura della rigidità del materiale, ma si applica solo nella regione lineare della curva. Se un provino viene caricato all'interno di questa regione lineare, il materiale ritorna alla sua esatta condizione 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 " limite elastico, o di proporzionalità". Da questo punto nella prova di trazione, il materiale reagisce plasticamente ad un ulteriore aumento del carico o stress. Non tornerà alla sua originaria condizione non sollecitata se il carico è stato rimosso.
Snervamento
Un valore chiamato "resistenza allo snervamento" di un materiale è definito come la sollecitazione applicata al materiale in cui la deformazione plastica inizia a verificarsi quando il materiale viene caricato.
Metodo 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% dal 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 al 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 lineare molto ben definita. 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
Sarete anche in grado di trovare la quantità di estensione o allungamento che il 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 stessa 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 in lunghezza e la lunghezza originale, .Siccome, la deformazione reale è simile, ma basata sulla lunghezza istantanea del provino quando la prova progredisce, , 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 (RUT). È il carico massimo che il provino sostiene durante la prova. L’RUT può o non può uguagliare la resistenza alla rottura. Tutto questo dipende da che tipo di materiale si sta testando, fragile, duttile, o una sostanza che presenta entrambe le proprietà. E a volte un materiale può essere duttile durante la prova in un laboratorio, ma, se messo in servizio ed esposto a temperature estremamente fredde, può spostarsi verso un comportamento fragile.