Desvendando o Gráfico de Tensão-Deformação: Um Momento de Flexibilidade!
Você já ouviu falar do famoso gráfico de tensão-deformação? Neste momento você está prestes a mergulhar nos mistérios desse gráfico e explorar as propriedades dos materiais que ele revela.
Antes de tudo, você já parou para pensar em como os materiais se comportam sob tensão? Se não, não se preocupe! Estamos aqui para desmistificar esse ponto crucial nas discussões de engenharia. Vamos nessa!
Mas, afinal, do que é composto o gráfico tensão-deformação?
O gráfico de tensão-deformação é composto por duas variáveis: a tensão (σ=F/A), que é a força aplicada (F) sobre área sobre a qual a força é aplicada (A) e a deformação (ε = ΔL/L0), que é o quanto o material muda (ΔL) comparado a forma original (L0). Resumindo, esse gráfico tem como objetivo mostrar como é a reação de um material quando você gera uma tensão sobre ele.
O Material na Região Elástica
Por exemplo, imagine que você vê uma criança brincando com uma mola, e ela estica essa mola e, logo depois ela solta e a mola volta a forma original. Essa é a chamada região elástica no gráfico, é a fase em que a Lei de Hooke entra em cena, garantindo que a tensão e a deformação estejam em perfeita sintonia, ou seja, que o material não se deforme permanentemente. Resumindo, o módulo de elasticidade é dado por:
Além disso, nessa região encontramos o módulo de resiliência. Assim como os materiais, que conseguem se adaptar e retornar à sua forma original após serem deformados, você, como ser humano, também tem a capacidade de se recuperar de das tensões da vida e sem alterar a si mesmo. Matematicamente dizendo, o módulo de resiliência é dado pela a energia absorvida por unidade de volume de um material quando ele é deformado elasticamente.
Beleza, mas o que acontece quando a mola é esticada demais?
Pense que depois de uns dias, você vê aquela mesma criança prendendo um lado da mola na árvore e esticando ela até o outro da rua. Quando ela solta a mola, você percebe que ela está com o tamanho maior do que o original. E, isso aconteceu, pois ela atingiu o limite de escoamento, ou seja, a tensão máxima entre as áreas plástica e elástica. Neste ponto, o material se decide que não vai mais voltar ao que era e começa a se deformar plasticamente, assim, a medida que a tensão aumenta, a deformação aumentará também.
Em contrapartida, na região plástica é bem mais emocionante e complexa. É como uma montanha-russa de emoções: altas e baixas, mas sempre com um destino final. Pense assim: imagine que você está em um relacionamento que gera tanta tensão no dia a dia. Chega uma hora em que tudo se acumula e, bum! A ruptura acontece. E é exatamente isso que acontece com os materiais! A tensão aumenta, as estruturas se transformam, e, quando menos se espera, o material não aguenta mais e estoura! É um verdadeiro drama de engenharia!
Para calcular quão tenaz é o material você considerar qual é a quantidade total de energia que um material pode absorver até que ocorra a fratura.
O Desfecho: A Fratura
No dia seguinte, você percebe que a criança da sua rua esticou tanto aquela mola, que em determinado momento ele não suporta mais as tensões da vida e se rompeu, ocorrendo a famosa fratura. Caso o material não tivesse a ductilidade de uma mola e fosse considerado frágil, ele já teria se rompido assim que tivesse atingido o limite de escoamento, e isso é muito comum de acontecer com os materiais cerâmicos como um copo de vidro, por exemplo.
Porém, os metais e os polímeros termoplásticos ou elastômeros, costumam apresentar fraturas mais dúcteis. Durante a passagem pela região elástica, eles atingem um pico de tensão antes de ceder, que é conhecido como resistência à tração (σmax). Esse ponto é como o “último grito” do material antes do rompimento, onde ele consegue suportar sua máxima tensão.
Confira abaixo o gráfico que ilustra o comportamento de diferentes tipos de materiais.
Fonte: https://www.hardwarecentral.net/single-post/excepcional-propriedades-mec%C3%A2nicas-dos-materiais
Me diz, conseguiu entender por que o gráfico é tão importante?
Compreender o gráfico de tensão-deformação é essencial para qualquer engenheiro ou designer. Pois, ele permite que você possa escolher materiais que assegurem que ao desenvolver estruturas elas não apenas suportem a pressão, mas que também se mantenham firmes em momentos tensos.
Na próxima vez que você considerar um material, lembre-se do gráfico de tensão-deformação – uma verdadeira dança entre resistência e deformação! E tenha em mente: sempre que a situação se intensifica, é extremamente importante ter um plano para evitar que as coisas quebrem no final!
Veja mais em nosso blog:
Sistema cilíndrico
Combustível Renovável
