Tension de tension comment elle se fait, propriétés, exemples

UN test de tension Il s'agit d'un test expérimental qui est effectué sur un échantillon de matériau pour déterminer la quantité d'efforts de tension. Grâce à cela, vous pouvez connaître de nombreuses propriétés mécaniques du matériau et déterminer si elle est appropriée pour une conception particulière.

L'échantillon est normalement un cylindre appelé tube à essai. Ceci est soumis à une tension, consistant à appliquer deux forces opposées aux extrémités qui étirent la barre et la déformer. L'essai continue d'exercer des efforts croissants, jusqu'à ce que le spécimen se casse enfin.

Figure 1. Machine d'essai de tension. Source: Wikimedia Commons.

Notez de l'ampleur des forces et de la déformation qu'ils produisent dans l'échantillon, des petites forces qui ne provoquent pas de déformation permanente, à la tension causée par la rupture de la pièce.

Il termine la collecte de données et un graphique d'effort d'effort est élaboré, qui servira à analyser le comportement de matériaux tels que les métaux, la céramique, le ciment, le bois et les polymères.

[TOC]

Ce qui est utilisé pour l'expérience de test de tension?

L'expérience est réalisée par des machines spéciales telles que celle montrée sur la figure 1, qui fournit l'effort nécessaire pour charger, puis télécharger le matériau pour évaluer la déformation.

Quant à l'échantillon, c'est un tube avec une section transversale constante, de manière cylindrique, rectangulaire ou carrée, dont les dimensions sont standardisées. Les extrêmes sont plus larges pour faciliter la soumission à l'échantillon, comme le montre la figure 2.

La longueur initiale L_soit La région calibrée sur le tube de l'échantillon est mesurée et marquée. Ensuite, il est tenu par les mâchoires à la machine à test et cela commence.

Figure 2. À gauche un tube en acier et à droite le même échantillon déjà fracturé. Le test de tension est un test destructeur. Source: Wikimedia Commons.

Propriétés et données obtenues

Les matériaux ont divers comportements face à la tension, illustré dans le graphique suivant pour lequel l'acier a été utilisé. Les efforts appliqués dans l'axe vertical sont indiqués par la lettre grecque σ et la déformation unitaire dans l'axe horizontal, appelé ε.

Il peut vous servir: Rutherford Atomic Modèle: Histoire, expériences, postulats

La déformation unitaire n'a pas de dimensions, car c'est le quotient entre le changement de longueur de test Δl = L_F - L_soit et la longueur initiale. Donc:

ε = Δl / L_soit

Pour sa part, l'ampleur de l'effort σ est la raison en section de force / croix.

Dans le graphique, deux régions importantes se distinguent: zone élastique et zone plastique.

figure 3. Courbe de déformation d'effort pour l'acier. Source: Mécanique des matériaux. Hibbeler, R.

Zone élastique

Lorsque l'effort de tension σ est petit, la déformation est proportionnelle, ce que l'on appelle la loi de Hooke:

σ = y ε

Une fois que l'effort cesse, le corps revient à ses dimensions d'origine. Il s'agit de la région élastique colorée de la figure 3, qui s'étend au point appelé limite de proportionnalité. Jusqu'à présent, le matériel obéit à la loi de Hooke.

La proportionnalité constante et est le Jeune module, caractéristique du matériau et qui peut être déterminé à partir des tests de tension et de compression.

Le module de Young a des unités de pression, dans le système international [y] = n / m ^ 2 = pa. La déformation unitaire est comme déjà dit, sans dimension, donc l'effort σ a également des dimensions de force par unité de section sectionnelle croisée et dans le si son unité sera la Pascal: [σ] = n / m ^ 2 = pa.

De la limite de proportionnalité et de l'augmentation de l'effort progresse dans une région où la déformation est réversible mais n'obéit pas à la loi de Hooke. Se termine au point à partir duquel le corps est déformé en permanence, appelé limite élastique.

Zone plastique   

Ensuite, le matériau entre dans la région de comportement plastique. Une fois la zone de comportement élastique dépassé, l'acier entre dans la région de la Produisant des efforts ou fluage, dans lequel l'échantillon se déforme mais ne se casse pas, bien que l'effort reste constant en σ_ET.

Peut vous servir: dilatation thermique

Surmonter la zone de transfert, la déformation augmente avec l'effort appliqué, mais plus de manière linéaire.

Les expériences matérielles changent au niveau moléculaire et un durcissement par déformation se produit. Par conséquent, nous voyons que des efforts croissants sont nécessaires pour réaliser une déformation.

La limite de cette zone est dans le Dernier effort. Le matériau est considéré comme cassé à ce stade, bien que l'échantillon soit toujours dans une pièce. De là, la charge nécessaire pour produire une déformation est réduite et l'échantillon est progressivement éclairci (strict) jusqu'à ce que finalement fractures (figure 2, à droite).

Cette courbe et ses régions sont appelées effort de fracture conventionnel. Mais en plus d'elle, il y a une courbe discontinue, appelée Véritable effort de fracture, qui est obtenu en enregistrant la longueur instantanée ou réelle de l'échantillon, au lieu de travailler avec la longueur d'origine pour trouver la déformation unitaire, comme expliqué au début.

Les deux courbes, la vraie et la conventionnelle, coïncident dans la zone des petits efforts à la zone de zidance. Quoi qu'il en soit, le matériau devrait fonctionner dans la plage élastique pour éviter les déformations permanentes qui empêchent le bon fonctionnement de la pièce fabriquée.

Ainsi, parmi les données les plus importantes obtenues de l'essai, l'effort σ_ET qui définit la limite élastique.

Exemples de tests de tension

Le matériau qui a été utilisé comme modèle dans la description précédente est Steel, dont l'utilisation est largement étendue dans la construction et l'industrie. Mais il existe de nombreux matériaux tels que le béton, le béton, divers métaux, les alliages et le bois, qui sont également largement utilisés.

Peut vous servir: Système thermodynamique: propriétés, types, exemples

Chacun a une courbe de décalage d'effort qui est caractéristique, et selon sa réponse à la tension ou à la traction, ils sont classés en deux catégories: fragile ou ductile.

Matériaux fragiles et ductiles

Dans le graphique suivant σ versus ε (Contrainte de stress) Les matériaux fragiles sont comparés (Fragile) et ductiles (ductiles), bien qu'il soit nécessaire de clarifier que le même matériau peut avoir une réponse ou une autre en fonction de facteurs tels que la température. A basses températures, les matériaux ont tendance à être fragiles.

La différence remarquable entre les deux est que le matériau fragile n'a pas la région de rendement ou a un très petit. Dès que la limite élastique dépasse l'échantillon. D'un autre côté, les matériaux ductiles absorbent plus d'énergie avant la rupture, car ils ont une vaste zone plastique.

Figure 4. Courbe de déformation d'effort pour les matériaux ductiles et les matériaux fragiles. Source: Wikimedia Commons.

Le test de tension est utile pour classer le matériau, étant préférable en fonction de l'application de l'utilisation de matériaux ductiles, car ils absorbent plus d'énergie et peuvent se déformer bien avant la fracturation.

Il faut également noter que si certains matériaux sont fragiles à la tension, d'autres efforts peuvent mieux résister, comme nous le verrons ci-dessous.

Réponse de divers matériaux au test de tension

-fonte grise: de tension fragile, plus résistante en compression.

-Bronze: ductile.

-Béton: fragile selon le type de mélange, mais très résistant en compression. Lorsqu'il sera soumis à une tension, il nécessite un renforcement par des barres d'acier.

-Bois: Selon l'origine, il est modérément ductile.

-Acier: Fragile lorsque vous avez un contenu à haute teneur en carbone.

-Métacrylate: ductile en augmentant la température.

Les références

1. Bière, f. 2010. Mécanique des matériaux. McGraw Hill. 5e. Édition.
2. Cavazos, J.L. Mécanique des matériaux. Récupéré de: youtube.com.
3. Hibbeler, R. 2011. Mécanique des matériaux. Huitième édition. Pearson.
4. Collins, D. Conseils de mouvement linéaire. Propriétés mécaniques des matériaux: contrainte et déformation. Récupéré de: linearmotionips.com.
5. Valera Negrete, J. 2005. Notes de physique générale. Unam.
6. Wikipédia. Test de traction. Récupéré de: est.Wikipédia.org.