1. Força de rendimento
A resistência ao escoamento é o limite de escoamento dos materiais metálicos quando ocorre o escoamento, que também é a resistência à microdeformação plástica.
Para materiais metálicos sem escoamento óbvio, o valor da tensão que produz 0,2% de deformação residual é especificado como seu limite de escoamento, que é chamado de limite de escoamento condicional ou limite de escoamento.
Alguns aços, como o aço com alto teor de carbono, não apresentam um fenômeno de escoamento claro. Nesses casos, o limite de escoamento é definido como a tensão na qual ocorre uma leve deformação plástica (0,2%) e é conhecido como limite de escoamento condicional.
Quando uma força é aplicada a um material, ele sofre deformação. Essa deformação pode ser dividida em dois tipos: deformação elástica, na qual o material retorna à sua forma original quando a força externa é removida, e deformação plástica, na qual a forma do material muda permanentemente, resultando em alongamento ou encurtamento.
O limite de escoamento do aço de construção é usado como base para determinar a tensão de projeto. O limite de escoamento, comumente simbolizado por σs, é o valor crítico da tensão no qual o material cede.
- Para materiais que apresentam um fenômeno de escoamento claro, o limite de escoamento é definido como a tensão no ponto de escoamento ou valor de escoamento.
- Para materiais sem um fenômeno de escoamento claro, o limite de escoamento é determinado como a tensão na qual o desvio limite da relação linear entre tensão e deformação atinge um valor especificado, normalmente 0,2% de alongamento do material.
O limite de escoamento é comumente usado como um índice de avaliação das propriedades mecânicas de materiais sólidos e representa o limite de serviço real do material. Quando a tensão em um material excede seu limite de escoamento, ocorre deformação plástica e a deformação aumenta, tornando o material inválido e inutilizável.
2. Digite
1. Rendimento da mania: fenômeno da mania e clareamento do estresse.
2. Rendimento de cisalhamento.
Determinação do limite de escoamento
Para materiais metálicos sem um fenômeno de escoamento claro, a resistência de alongamento não proporcional especificada ou a tensão de alongamento residual especificada é medida. Para materiais metálicos que exibem um fenômeno de escoamento claro, o limite de escoamento, o limite de escoamento superior e o limite de escoamento inferior podem ser medidos.
Normalmente, apenas o limite de escoamento mais baixo é medido. Existem dois métodos comuns para determinar o limite de escoamento superior e o limite de escoamento inferior: o método gráfico e o método do ponteiro.
Método gráfico
Durante o teste, um dispositivo de registro automático é utilizado para traçar o diagrama força-deslocamento. A tensão, representada pela relação do eixo de força por milímetro, deve geralmente ser inferior a 10 N/mm^2, e a curva deve se estender até o final do estágio de escoamento, no mínimo.
Para determinar o limite de escoamento, o limite de escoamento superior e o limite de escoamento inferior, a força constante (Fe) na plataforma de rendimento na curva, a força máxima (Feh) antes da primeira queda na força durante o estágio de rendimento e a força mínima (FeL) sem o efeito instantâneo inicial são calculados.
O limite de escoamento pode ser calculado usando a seguinte fórmula: Re = Fe/So, onde Fe é a força constante no escoamento.
O limite de escoamento superior é calculado da seguinte forma: Reh = Feh/So, onde Feh é a força máxima antes da primeira queda de força durante o estágio de escoamento.
O menor limite de escoamento é calculado da seguinte forma: ReL = FeL/So, onde FeL é a força mínima sem o efeito instantâneo inicial.
Método de ponteiro
Durante o teste, o limite de escoamento, o limite de escoamento superior e o limite de escoamento inferior são determinados medindo a força constante quando o ponteiro do disco de medição de força para de girar pela primeira vez, a força máxima antes do ponteiro girar pela primeira vez, e a força mínima que não atinge o efeito instantâneo inicial, respectivamente.
3. Padrões
Existem três padrões de rendimento comumente usados em engenharia de construção:
- Curva limite tensão-deformação proporcional: A tensão mais alta na curva que está em conformidade com a relação linear é comumente expressa como σp internacionalmente. Quando a tensão ultrapassa σp, considera-se que o material começa a ceder.
- Limite elástico: O limite elástico é determinado descarregando a amostra após o carregamento e medindo a tensão máxima que o material pode recuperar elasticamente sem qualquer deformação permanente residual. Normalmente é expresso como ReL internacionalmente. O material é considerado em escoamento quando a tensão excede ReL.
- Deformação residual especificada: O limite de escoamento é baseado em uma deformação residual especificada, como 0,2% de deformação residual, que é comumente considerada como o limite de escoamento e representada por Rp0,2.
4. Fatores que influenciam
Os fatores internos que afetam a resistência ao escoamento dos materiais incluem ligação, estrutura, natureza atômica e muito mais. Ao comparar o limite de escoamento dos metais com o das cerâmicas e polímeros, fica evidente que a influência da ligação é fundamental.
Do ponto de vista estrutural, existem quatro mecanismos de reforço que podem impactar a resistência ao escoamento dos materiais metálicos:
- Fortalecimento da solução
- Fortalecimento da deformação
- Fortalecimento da precipitação e fortalecimento da dispersão
- Limite de grão e fortalecimento de subgrão.
O fortalecimento da precipitação e o refino de grãos são métodos comumente usados para aumentar o limite de escoamento de ligas industriais. Destes mecanismos de reforço, os três primeiros podem melhorar a resistência do material, mas também diminuir a sua plasticidade. O refinamento do grão é a única maneira de melhorar a resistência e a plasticidade.
Os fatores externos que afetam a resistência ao escoamento incluem temperatura, taxa de deformação e estado de tensão. À medida que a temperatura diminui e a taxa de deformação aumenta, a resistência ao escoamento dos materiais aumenta, particularmente para metais cúbicos de corpo centrado. Esses metais são altamente sensíveis à temperatura e à taxa de deformação, levando à falha frágil em baixa temperatura nos aços.
A influência do estado de tensão também é significativa, pois o limite de escoamento é um índice importante que reflete as propriedades internas dos materiais. No entanto, os valores de resistência ao escoamento podem variar com diferentes estados de tensão. O limite de escoamento é normalmente referenciado ao limite de escoamento em tensão uniaxial.
5. Importância do projeto
De acordo com os métodos tradicionais de projeto de resistência, a tensão admissível (σ) para materiais plásticos é especificada com base na resistência ao escoamento (σys) e é calculada como (σ)=σys/n, onde n é um fator de segurança que pode variar de 1,1 a 2 ou maior dependendo da situação. Para materiais frágeis, a tensão admissível (σ) é especificada com base na resistência à tração (σb) e é calculada como (σ)=σb/n, onde n é geralmente 6.
É importante observar que o método tradicional de projeto de resistência geralmente prioriza o alto limite de escoamento dos materiais, o que pode resultar em resistência reduzida à fratura frágil. À medida que a resistência ao escoamento dos materiais aumenta, eles se tornam mais suscetíveis à corrosão sob tensão e à fragilização por hidrogênio. Por outro lado, materiais com baixo limite de escoamento tendem a ter boa conformabilidade e soldabilidade por trabalho a frio.
Em conclusão, o limite de escoamento é um índice crucial nas propriedades dos materiais e fornece uma medida aproximada de vários comportamentos mecânicos e propriedades tecnológicas dos materiais em engenharia.
