1. Límite elástico
El límite elástico es el límite elástico de los materiales metálicos cuando se produce la fluencia, que también es la resistencia a la microdeformación plástica.
Para materiales metálicos sin fluencia obvia, el valor de tensión que produce una deformación residual del 0,2% se especifica como su límite elástico, que se denomina límite elástico condicional o límite elástico.
Algunos aceros, como el acero con alto contenido de carbono, no tienen un fenómeno de flujo claro. En estos casos, el límite elástico se define como la tensión a la que se produce una ligera deformación plástica (0,2%) y se conoce como límite elástico condicional.
Cuando se aplica una fuerza a un material, este sufre deformación. Esta deformación se puede dividir en dos tipos: deformación elástica, en la que el material vuelve a su forma original cuando se retira la fuerza externa, y deformación plástica, en la que la forma del material cambia permanentemente, provocando un alargamiento o acortamiento.
El límite elástico del acero de construcción se utiliza como base para determinar la tensión de diseño. El límite elástico, comúnmente simbolizado por σs, es el valor crítico de tensión al cual el material cede.
- Para materiales que exhiben un claro fenómeno de fluencia, el límite de fluencia se define como la tensión en el punto de fluencia o valor de fluencia.
- Para materiales sin un fenómeno de fluencia claro, el límite elástico se determina como la tensión en la que la desviación límite de la relación lineal entre tensión y deformación alcanza un valor específico, típicamente 0,2% de alargamiento del material.
El límite elástico se utiliza comúnmente como índice para evaluar las propiedades mecánicas de materiales sólidos y representa el límite de servicio real del material. Cuando la tensión en un material excede su límite elástico, se produce deformación plástica y la deformación aumenta, haciendo que el material sea inválido e inutilizable.
2. Ingrese
1. Rendimiento de manía: fenómeno de manía y alivio del estrés.
2. Rendimiento al corte.
Determinación del límite de rendimiento
Para materiales metálicos sin un fenómeno claro de fluencia, se mide la resistencia al estiramiento no proporcional especificada o la tensión de estiramiento residual especificada. Para materiales metálicos que exhiben un claro fenómeno de fluencia, se pueden medir el límite elástico, el límite elástico superior y el punto elástico inferior.
Normalmente, sólo se mide el límite elástico más bajo. Hay dos métodos comunes para determinar el límite elástico superior y el límite elástico inferior: el método gráfico y el método del puntero.
Método gráfico
Durante la prueba, se utiliza un dispositivo de registro automático para trazar el diagrama fuerza-desplazamiento. La tensión, representada por la relación del eje de fuerza por milímetro, generalmente debe ser inferior a 10 N/mm^2 y la curva debe extenderse hasta el final de la etapa de fluencia como mínimo.
Para determinar el límite elástico, el límite elástico superior y el límite elástico inferior, la fuerza constante (Fe) en la etapa de fluencia en la curva, la fuerza máxima (Feh) antes de la primera caída de fuerza durante la etapa de fluencia, y el Se calcula la fuerza mínima (FeL) sin el efecto instantáneo inicial.
El límite elástico se puede calcular utilizando la siguiente fórmula: Re = Fe/So, donde Fe es la fuerza constante sobre el límite elástico.
El límite elástico superior se calcula de la siguiente manera: Reh = Feh/So, donde Feh es la fuerza máxima antes de la primera caída de fuerza durante la etapa de fluencia.
El límite elástico más bajo se calcula de la siguiente manera: ReL = FeL/So, donde FeL es la fuerza mínima sin el efecto instantáneo inicial.
método de puntero
Durante la prueba, el límite elástico, el límite elástico superior y el punto elástico inferior se determinan midiendo la fuerza constante cuando el puntero del disco medidor de fuerza deja de girar por primera vez, la fuerza máxima antes de que el puntero gire por primera vez y. la fuerza mínima que no alcanza el efecto instantáneo inicial, respectivamente.
3. Patrones
Hay tres estándares de rendimiento comúnmente utilizados en ingeniería de construcción:
- Curva límite de tensión-deformación proporcional: la tensión más alta en la curva que se ajusta a la relación lineal se expresa comúnmente como σp a nivel internacional. Cuando la tensión excede σp, se considera que el material comienza a ceder.
- Límite elástico: El límite elástico se determina descargando la muestra después de la carga y midiendo la tensión máxima que el material puede recuperar elásticamente sin ninguna deformación permanente residual. Suele expresarse como ReL a nivel internacional. Se considera que el material cede cuando la tensión excede ReL.
- Deformación residual especificada: el límite elástico se basa en una deformación residual especificada, como una deformación residual del 0,2 %, que comúnmente se considera como límite elástico y se representa por Rp0,2.
4. Factores que influyen
Los factores internos que afectan el límite elástico de los materiales incluyen la unión, la estructura, la naturaleza atómica y más. Al comparar el límite elástico de los metales con el de las cerámicas y los polímeros, queda claro que la influencia de la unión es fundamental.
Desde un punto de vista estructural, existen cuatro mecanismos de refuerzo que pueden afectar el límite elástico de los materiales metálicos:
- Fortaleciendo la solución
- Fortalecimiento de la deformación
- Fortalecimiento de la precipitación y fortalecimiento de la dispersión.
- Fortalecimiento de límites y subgranos.
El fortalecimiento por precipitación y el refinado de granos son métodos comúnmente utilizados para aumentar el límite elástico de las aleaciones industriales. De estos mecanismos de refuerzo, los tres primeros pueden mejorar la resistencia del material, pero también reducir su plasticidad. El refinamiento del grano es la única forma de mejorar la resistencia y la plasticidad.
Los factores externos que afectan el límite elástico incluyen la temperatura, la velocidad de deformación y el estado de tensión. A medida que la temperatura disminuye y la velocidad de deformación aumenta, el límite elástico de los materiales aumenta, particularmente para los metales cúbicos centrados en el cuerpo. Estos metales son muy sensibles a la temperatura y a la velocidad de deformación, lo que provoca fallos frágiles a baja temperatura en los aceros.
La influencia del estado tensional también es significativa, ya que el límite elástico es un índice importante que refleja las propiedades internas de los materiales. Sin embargo, los valores del límite elástico pueden variar con diferentes estados de tensión. El límite elástico generalmente se refiere al límite elástico en tensión uniaxial.
5. Importancia del proyecto
Según los métodos tradicionales de diseño de resistencia, la tensión permitida (σ) para materiales plásticos se especifica en función del límite elástico (σys) y se calcula como (σ)=σys/n, donde n es un factor de seguridad que puede variar de 1,1 a 2 o más dependiendo de la situación. Para materiales frágiles, la tensión permitida (σ) se especifica en función de la resistencia a la tracción (σb) y se calcula como (σ)=σb/n, donde n es generalmente 6.
Es importante señalar que el método tradicional de diseño de resistencia a menudo prioriza el alto límite elástico de los materiales, lo que puede dar como resultado una resistencia reducida a la fractura frágil. A medida que aumenta el límite elástico de los materiales, se vuelven más susceptibles al agrietamiento por corrosión bajo tensión y a la fragilización por hidrógeno. Por otro lado, los materiales con bajo límite elástico tienden a tener buena conformabilidad y soldabilidad por trabajo en frío.
En conclusión, el límite elástico es un índice crucial en las propiedades de los materiales y proporciona una medida aproximada de diversos comportamientos mecánicos y propiedades tecnológicas de los materiales en ingeniería.
