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Teste de Tração e Propriedades Mecânicas dos Materiais

2025-09-10

Teste de tração e propriedades mecânicas dos materiais

O ensaio de tração é o método mais fundamental para determinar as propriedades mecânicas dos materiais.Aplicando uma força de tração axial a uma amostra padrão e registrando a curva de deslocamento da força, analisa ainda os principais indicadores mecânicos do material, tais como resistência, plasticidade e elasticidade.

1Objectivo principal do ensaio de tração

Simulando o processo de deformação e falha de materiais sob força axial,obtém quantitativamente a capacidade do material de resistir a forças externas (força) e capacidade de deformação (plasticidade), fornecendo uma base para a selecção de materiais, projeto estrutural e inspecção de qualidade.

2Indicadores essenciais de propriedades mecânicas derivados do ensaio

Com base na curva de tração (curva de tensão-deformação), podem ser extraídos os seguintes indicadores principais.

Indicador de propriedade	Definição (Descrição básica)	Significado físico / cenário de aplicação
Modulo elástico (E)	Relação entre tensão e tensão no estágio elástico ("indicador de rigidez")	Reflete a capacidade do material de resistir à deformação elástica; por exemplo, as peças mecânicas exigem um alto E para garantir a estabilidade dimensional
Força de rendimento (σs)	Tensão mínima a que o material começa a sofrer deformação plástica ("resistência à deformação plástica")	Uma base fundamental para a concepção estrutural para evitar que as peças falhem devido à deformação plástica
Resistência à tração (σβ)	A tensão de tração máxima que o material pode suportar ("resistência máxima")	Avalia o limite superior da resistência do material à fratura e é utilizado para determinar o limite de carga do material
Percentagem de alongamento após fratura (δ)	Percentagem do alongamento até ao comprimento original após as fraturas da amostra ("indicador de plasticidade")	Reflete a plasticidade do material; um δ maior significa que o material é mais fácil de processar (por exemplo, estampagem, dobra)
Percentagem de redução da superfície (ψ)	Percentagem da redução da área da secção transversal para a área original após as fraturas da amostra	Um indicador de plasticidade mais sensível que δ, especialmente adequado para materiais frágeis

3Diferenças no comportamento de tração de materiais típicos

As curvas de tensão-desgaste de diferentes tipos de materiais variam significativamente, refletindo directamente as suas características mecânicas:

Materiais de plástico (por exemplo, aço com baixo teor de carbono): A curva tem quatro fases: fase elástica (recuperação após descarga), fase de rendimento (a tensão permanece inalterada enquanto a tensão aumenta), fase de endurecimento da tensão (a tensão e a tensão aumentam simultaneamente),A percentagem de alongamento após a fratura é elevada (δ > 5%).
Materiais frágeis (por exemplo, cerâmica, ferro fundido): não há um estágio de rendimento óbvio; elas se quebram imediatamente após o estágio elástico.e a resistência à tração é muito menor que a resistência à compressão.
Materiais altamente elásticos (por exemplo, borracha): A deformação elástica é extremamente grande (até 1000%), o módulo elástico é baixo, não há deformação plástica e recupera-se completamente após o descarregamento.

4. Fatores fundamentais que influenciam o teste

A precisão dos resultados dos ensaios depende do controlo dos seguintes factores:

Especificações do espécime: Deve cumprir as normas nacionais (por exemplo, GB/T 228.1) para garantir dimensões uniformes ( comprimento, diâmetro) e evitar erros causados por diferenças de amostras.
Taxa de cargaA carga excessivamente rápida fará com que o material apresente "aumento da fragilidade" (por exemplo, o aço com baixo teor de carbono pode não ter um rendimento óbvio).1 a 5 mm/min).
Condições ambientais: As altas temperaturas reduzem a resistência do material e aumentam a plasticidade; as baixas temperaturas tornam os materiais frágeis (por exemplo, a "fragilidade a frio" do aço a baixas temperaturas).A temperatura de ensaio deve ser claramente especificada.

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