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Prova di stress

1920
Prove di trazione di acciai ad alta resistenza per determinare le sollecitazioni di prova nella scienza dei materiali.

(Immagine generata a solo scopo illustrativo)

Per i materiali che non hanno un'identità distinta punto di rendimento come l'alluminio o l'acciaio ad alta resistenza, la "sollecitazione di prova" è l'equivalente ingegneristico della curva sforzo-deformazione. È definita come la stress necessario per produrre una piccola e specifica quantità di deformazione permanente (plastica), in genere 0,2% della lunghezza del calibro originale. Questo valore, [latex]\sigma_{0,2}[/latex], viene utilizzato nei calcoli di progettazione come limite elastico pratico del materiale.

Molti materiali ingegneristici, in particolare i metalli duttili come le leghe di alluminio, le leghe di rame e alcuni tipi di acciaio, non presentano il comportamento di snervamento netto e improvviso che si osserva nell'acciaio dolce. La loro curva sforzo-deformazione passa dal comportamento elastico a quello plastico in modo graduale. Ai fini della progettazione e della sicurezza, gli ingegneri hanno bisogno di un punto coerente per definire l'inizio della deformazione permanente. Questo è il punto in cui la sollecitazione di prova, nota anche come offset limite di snervamentodiventa fondamentale. Per determinarlo, si esegue una prova di trazione tracciando il grafico della sollecitazione rispetto alla deformazione. Su questo grafico viene tracciata una linea parallela alla porzione lineare (elastica) iniziale della curva, ma sfasata rispetto all'origine di un valore di deformazione specificato, di solito 0,2% (o 0,002 di deformazione). La sollecitazione alla quale questa linea di offset interseca la curva sforzo-deformazione è definita come sollecitazione di prova 0,2% ([latex]\sigma_{0,2}[/latex]).

Questo valore è una misura pratica e riproducibile del limite elastico del materiale. Significa che se il materiale viene caricato a questo livello di sollecitazione e poi scaricato, avrà subito una deformazione permanente di 0,2%. Sebbene si sia verificata una certa deformazione plastica, questa è considerata abbastanza piccola da essere accettabile per molte applicazioni strutturali. Questa convenzione consente agli ingegneri di progettare componenti che utilizzano materiali senza un punto di snervamento netto con gli stessi principi di sicurezza e affidabilità di quelli con un punto di snervamento, garantendo che le strutture non si deformino permanentemente sotto i carichi di progetto.

UNESCO Nomenclature: 3322
- Scienza dei materiali

Tipo

Proprietà del materiale

Interruzione

Sostanziale

Utilizzo

Uso diffuso

Precursori

  • legge di hooke sull'elasticità
  • sviluppo della macchina per prove di trazione
  • il concetto di stress e tensione
  • la necessità di caratterizzare le proprietà meccaniche delle nuove leghe sviluppate tra la fine del XIX e l'inizio del XX secolo

Applicazioni

  • specifiche dei materiali per leghe aerospaziali
  • progettazione di componenti automobilistici
  • calcoli di ingegneria strutturale per edifici e ponti
  • controllo di qualità nella produzione dei metalli
  • elemento finito analisi (fea) modelli di materiali

Brevetti:

NA

Idee e potenziali innovazioni

  • estensimetri automatizzati per la misurazione precisa della tensione di snervamento
  • correlazione di immagini digitali (dic) per mappare i campi di deformazione e determinare lo stress di prova senza contatto
  • sviluppo di nuove leghe con caratteristiche di elasticità su misura
  • acustico emission techniques to detect the onset of dislocation movement corresponding to proof stress
  • in-situ proof stress measurement during produzione additiva processi
  • tecniche di nanoindentazione per stimare lo stress di prova su scala micro
  • modelli di apprendimento automatico per prevedere lo stress di prova dalla composizione del materiale e dalla cronologia di lavorazione
  • standardizzazione dello stress di elasticità per i materiali compositi
  • software per l'analisi automatizzata dei dati delle prove di trazione per calcolare la tensione di prova
  • dispositivi portatili per la stima della sollecitazione di prova in loco
Correlato a: sforzo di prova, resistenza allo snervamento, curva sforzo-deformazione, deformazione plastica, limite elastico, prove di trazione, scienza dei materiali, duttilità, 0,2% di offset, punto di snervamento.

Contesto storico

Prova di stress

1910
1910
1920
1920
1920
1922
1925-01-01
1910
1910
1920
1920
1920
1922
1924
1927

(se la data è sconosciuta o non rilevante, ad esempio "meccanica dei fluidi", viene fornita una stima approssimativa della sua notevole comparsa)

decimo anno anniversario

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