Resistência à Tração vs Resistência ao Escoamento – Analisando as Diferenças

Resistência à tração e resistência ao escoamento são dois termos diferentes. No entanto, saber quando determinar cada variável e por que ela é importante é crítico.

É exatamente nisso que vamos nos concentrar neste artigo.

O que é resistência à tração?

A resistência à tração é a quantidade de forças que os materiais podem suportar antes de começar a quebrar. Normalmente, examinamos isso quando você submete o material a uma força de alongamento, usando um testador de resistência de fio de metal .

Ou seja, é o ponto em uma curva tensão-deformação onde o material chega ao ponto mais distante em que pode suportar a tensão.

As unidades de medida são:

• Megapascais (MPa)
• Libras por polegada quadrada (Psi)

Essas unidades são baseadas na força por área.

Mais importante ainda, essa propriedade é crítica em aplicações onde os materiais são submetidos a forças de tração ou alongamento.

O que é limite de escoamento?

No limite de escoamento, todos os materiais deixam de ser elásticos e começa a possibilidade de deformação plástica.

Normalmente, as unidades de medida são:

• Megapascais (MPa)
• Libras por polegada quadrada (psi)

Lembre-se, a resistência ao escoamento ajuda a projetar muitos componentes estruturais. Com conhecimento sobre resistência ao escoamento, isso evitará deformações significativas de materiais sob carga.

Explorando as diferenças na resistência à tração e na resistência ao escoamento

Magnitude e Unidades de Medida

Ambos são medidos em megapascals (MPa). Alternativamente, você pode usar libras por polegada quadrada (psi).

Lembre-se, essas unidades representam a força aplicada por unidade de área. Apesar das similaridades acima, as magnitudes dessas duas forças são diferentes de maneira significativa.

A resistência à tração é geralmente maior quando comparada à resistência ao escoamento. Tomemos como exemplo o aço estrutural:

Sua resistência à tração pode ser em torno de 400-500 MPa, enquanto seu limite de escoamento é normalmente menor, em torno de 250-300 MPa.

Essa diferença é muito significativa porque indica a capacidade do material de tolerar maior estresse antes da falha. Ou seja, além do ponto de deformação permanente.

Ponto de Medição

Para a resistência ao escoamento, você determinará seu valor em um ponto onde o material muda de deformação elástica. Ou seja, onde é reversível para deformação plástica. Ao mesmo tempo, você não pode reverter o material para sua forma ou tamanho original.

A deformação elástica é uma etapa que se aplica Lei de Hooke onde o estresse é proporcional à deformação. Este estágio é previsível. Mas, mais importante, o limite de escoamento ajuda a indicar o limite de segurança.

É importante que você meça a resistência à tração em um ponto onde qualquer material não possa suportar nenhum grau de estresse. Você deve se lembrar, forças maiores podem causar fratura.

A fratura faz com que a capacidade do material de suportar a carga possa ser reduzida significativamente após o início do estreitamento. O estreitamento é onde há uma redução localizada na área da seção transversal, prevendo falha iminente.

Por outro lado, a resistência à tração destaca o ponto final da falha.

Carregando

A resistência ao escoamento descreve níveis de estresse mais altos. Normalmente, esse é um ponto de carga logo antes do início da deformação permanente.

Em projetos de engenharia, o limite de escoamento é muito importante porque ajuda a garantir que os materiais possam suportar cargas sem se deformar irreversivelmente.

Engenheiros projetam estruturas para operar dentro da região elástica, que está abaixo do limite de escoamento para evitar deformação permanente. Por outro lado, a resistência à tração foca mais na carga máxima. Ou seja, a carga que qualquer material pode suportar antes de quebrar.

A resistência à tração é crucial para entender a capacidade máxima de suporte de carga. No entanto, é mais relevante ao considerar margens de segurança e condições de falha do que limites operacionais do dia a dia.

Comportamento sob estresse

Se a carga for removida, um material pode retornar à sua forma original. Isso ocorre porque o material se deforma elasticamente no início, já que você estará submetendo-o a um estresse crescente.

Além do limite de escoamento, um material não pode retornar à sua forma original. Portanto, no limite de escoamento, a elasticidade termina. Você perceberá que a deformação plástica permanente começa.

À medida que você submete qualquer material a mais estresse, ele chegará ao ponto de resistência à tração. Ou seja, estará perto de quebrar.

Esse comportamento é necessário para prever como um determinado material irá se comportar no mundo real. Uma resistência à tração mais alta suporta cargas maiores e resiste melhor à deformação permanente.

Curva de tensão-deformação

Em uma curva tensão-deformação, o ponto de escoamento é descrito como o lugar onde uma curva diverge da linha reta. O desvio é mínimo e requer medição precisa.

Mas, mais importante, o pico da curva representa a resistência à tração. Por outro lado, a fratura do material é representada pelo ponto mais alto antes das curvas começarem a cair.

A curva oferece uma representação visual da transição de um material de quando ele é elástico para quando ele falha.

Agora, a área sob a curva até o ponto de escoamento indica sua possibilidade de recuperar a energia elástica. Por outro lado, a área além do ponto de escoamento até a resistência à tração indica fratura devido à deformação plástica.

Importância em aplicações de engenharia

Em projetos de engenharia, o limite de escoamento é um fator importante que você deve considerar ao escolher materiais para componentes estruturais.

Você deve garantir que, em condições normais, não ocorra deformação plástica. Isso porque ela comprometerá a integridade estrutural das peças.

Na engenharia civil, a resistência ao escoamento de materiais de aço e concreto é crítica para projetos de construção e outras infraestruturas. Para garantir que não haja deformação permanente que possa levar ao colapso, vigas e colunas são projetadas para operar abaixo de sua resistência ao escoamento.

Engenheiros utilizam a resistência ao escoamento para incorporar fatores de segurança em seus projetos. Isso é feito garantindo que o estresse operacional máximo seja menor que a resistência ao escoamento do material. Essa abordagem mantém um registro de imperfeições do material e cargas não previstas.

A resistência ao escoamento também impacta a durabilidade e a vida útil dos elementos. Na indústria automotiva, manter a resistência ao escoamento garante que as peças automotivas possam suportar cargas repetitivas sem deformar.

A resistência à tração, por outro lado, é crucial ao avaliar a carga máxima que um material pode reter antes da falha total. Portanto, entender a resistência à tração ajuda a prever como e quando um material pode falhar devido a condições de sobrecarga.

Isso ajudará você a projetar mecanismos de segurança para evitar falhas de material.

A resistência à tração é um critério primário ao selecionar aplicações de alto desempenho. A alta resistência à tração suporta pressão interna, como no transporte de líquidos sob alta pressão. Materiais com alta resistência à tração permanecem intactos e funcionais em condições extremas.

Forças Intermoleculares

A resistência ao escoamento está intimamente relacionada à estrutura interna de um material. Ela está especificamente relacionada à resistência em suas moléculas ou átomos durante os primeiros estágios da deformação plástica. A deformação plástica é o ponto em que o formato de um material começa a mudar permanentemente.

Neste caso, a resistência é influenciada por fatores como a densidade de discordância. Ou seja, quanto maior a densidade de discordância, maior a resistência ao escoamento, pois ela obstrui o movimento de discordância.

Isso torna mais complexo o processo de deformação plástica do material.

O tamanho do grão é outro fator que afeta a resistência. Grãos menores, implicam em mais contorno de grão, o que pode dificultar possíveis movimentos e deslocamentos. É um fenômeno chamado de Efeito Hall-Petch.

Por outro lado, a resistência à tração é impactada pela capacidade das forças coesivas dentro de um material de reter sua integridade estrutural quando submetidas à tensão. As forças coesivas são controladas por átomos se ligando no material.

Eventualmente, na resistência à tração, as forças coesivas são superadas, causando falha do material. Em metais, a resistência à tração é impactada pelas forças que causam a ligação entre átomos. É necessário quebrar essas forças para que o material se quebre.

Conclusão

A resistência à tração e ao escoamento são muito distintas. Mas, mais importante, analisar as duas variáveis ajudará você a escolher um material adequado para qualquer aplicação.

Se um material pode suportar qualquer efeito de carga depende de uma análise cuidadosa dessas variáveis.

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