O que significa estresse de prova?
A tensão de prova de um material é definida como a quantidade de tensão que ele pode suportar até que sofra uma quantidade relativamente pequena de deformação plástica. Especificamente, a tensão de prova é o ponto em que o material exibe 0,2% de deformação plástica.
Esse tipo de tensão é normalmente usado na indústria de manufatura para garantir que um material não seja tensionado muito além de seu limite elástico. Ou seja, uma carga segura é aplicada de forma que o objeto não seja tensionado a ponto de mudar irreversivelmente de tamanho ou forma. Se for permitido que um material exceda sua tensão de prova, ele pode se deformar permanentemente e, em última análise, pode ocorrer falha ou fratura.
A tensão de prova é particularmente útil nas indústrias naval e offshore. A tensão de prova de navios e pernas de plataforma desempenha um papel importante na determinação de quanta força essas estruturas podem suportar antes de se deformarem permanentemente.
A tensão de prova também é conhecida como tensão de deslocamento porque é a tensão necessária para fazer o material ceder.
Industriapedia explica a prova de estresse
A tensão de prova geralmente é calculada para metais que não possuem um limite de elasticidade definido adequadamente. Por exemplo, considere o gráfico tensão-deformação abaixo para aço de baixo carbono. O gráfico tem uma forma distinta onde a tensão de escoamento é facilmente identificável. A distinta “torção” no gráfico mostra o ponto onde o material cede, ou seja, ele não age mais como um material elástico ao fazer a transição para a faixa plástica da curva.
Figura 1. Gráfico tensão-deformação típico de aços dúcteis de baixo carbono.
Em outras palavras, além do ponto de escoamento, se a força for liberada do objeto, ele sofrerá uma deformação permanente e não retornará mais à sua forma original. Portanto, o ponto de escoamento é uma estimativa aproximada do limite elástico do material. Nesse caso, simplesmente projetamos uma linha horizontal do ponto de escoamento ao eixo y da curva tensão-deformação para obter o valor da tensão de escoamento.
No entanto, em alguns outros aços, determinar a tensão de escoamento graficamente não é tão simples. Por exemplo, aços sem baixo teor de carbono e alguns aços não ferrosos, como cobre, latão e alumínio, não têm limite de escoamento definitivo. Ou seja, não há “dobra” no gráfico que mostre um ponto de rendimento claramente definido. Em vez disso, a parte reta do gráfico (a zona elástica) faz a transição gradualmente para uma curva não linear. Essa transição borrada da zona elástica para a zona plástica torna a identificação da tensão de escoamento menos difícil.
Uma vez que o ponto de escoamento ou tensão de escoamento não é óbvio, a tensão de prova é usada. Isso fornece um valor de tensão que produzirá uma quantidade muito pequena de deformação plástica conhecida. Ao manter um material abaixo de sua tensão de prova, podemos garantir que peças e componentes possam ser usados com segurança em sua aplicação, mesmo que o valor exato do rendimento não seja conhecido.
Como o estresse de prova é calculado
A tensão de prova é determinada usando um teste de tração. Um corpo de prova de forma cilíndrica é colocado em um aparelho e preso em ambas as extremidades. Uma extremidade permanece fixa enquanto uma carga axial de tração é aplicada à outra. A tensão e a deformação na amostra são medidas, registradas e plotadas em um gráfico de tensão-deformação. Um deslocamento de linha reta com deformação de 0,2% é estendido paralelamente à parte linear do gráfico até encontrar a curva tensão-deformação. A tensão na intersecção entre esta linha e a curva é o valor da tensão de prova.
Figura 2. Procedimento para cálculo da tensão de prova.