Proprietà meccaniche Prove meccaniche prova di trazione prova di compressione prova di piegamento prova di durezza prova di fatica prova di creep

Prova di trazione provini di dimensione standard deformazione a velocità costante sforzo crescente.

Provini standard per prove di trazione (a) Provino standard a sezione circolare (b) Provino standard a sezione rettangolare

Proprietà meccaniche curva sforzo-deformazione Metalli Ceramici Polimeri

(1) Metalli sm E ss ef Modulo di Young (E) Carico di snervamento (ss) Resistenza a trazione (sm o st) (carico massimo o carico di rottura) allungamento % a rottura (ef) (duttilità ) Lavoro plastico sm E ss 0.2 % ef

Mechanical Properties of Metals How do metals respond to external loads? 􀂃 Stress and Strain 􀂾 Tension 􀂾 Compression 􀂾 Shear 􀂾 Torsion 􀂃 Elastic deformation 􀂃 Plastic Deformation 􀂾 Yield Strength 􀂾 Tensile Strength 􀂾 Ductility 􀂾 Toughness 􀂾 Hardness

Take Home Messages • Make sure you understand – Language: (Elastic, plastic, stress, strain, modulus, tension, compression, shear, torsion, anelasticity, yield strength, tensile strength, fracture strength, ductility, resilience, toughness, hardness) – Stress-strain relationships – Elastic constants: Young’s modulus, shear modulus, Poisson ratio – Geometries: tension, compression, shear, torsion – Elastic vs. plastic deformation – Measures of deformation: yield strength, ductility, toughness, hardness

Sistemi di Scorrimento

Lo sforzo assiale σ produce uno sforzo critico di taglio τr sul piano di scorrimento A1 nella direzione di scorrimento e provocare il movimento delle dislocazioni

Curva s/e di rame monocristallino e policristallino

Allungamento % a rottura Duttilità Allungamento % a rottura ef=(lf-l0)/l0 Riduzione % di sezione S=(A0-Af)/A0

Effetto della Lavorazione a Freddo sulla Resistenza a Trazione Incrudimento 1018-Laminato a freddo 1018-Ricotto Curve s/e per l’acciaio 1018

sforzo e deformazione reali Sforzo reale = σr = Deformazione reale = εr = F Ai (sezione istantanea)

Sforzo e Deformazione Reali (dopo la strizione) (prima della strizione)

Curva sforzo-deformazione per un acciaio a basso tenore di carbonio

(2) Ceramici s s e

Prova di piegamento Modulo di rottura

3) Polimeri (1) polimeri termoindurenti (2) polimeri termoplastici vetrosi (comportamento fragile) polimeri termoplastici semicristallini (comportamento duttile o plastico )

Gomme o elastomeri (elastico)

Proprietà meccaniche dei più comuni polimeri a temperatura ambiente

per la quale avviene la rottura del provino. Polimeri Duttili sr ss E Fino ad (1) comportamento elastico, il punto di massimo corrisponde al carico di snervamento (ss), la resistenza a trazione o carico di rottura (sr) corrisponde alla sollecitazione per la quale avviene la rottura del provino.

curva sforzo-deformazionie per il nylon 6,6, tipico polimero plastico

propagazione della strizione a tutta la lunghezza del provino modulo elastico ricavato dalla pendenza del tratto lineare è un modulo apparente !!!!!! Dipende dalla velocità di applicazione del carico e dalla temperatura propagazione della strizione a tutta la lunghezza del provino

Polimerico termoplastico sotto sforzo Polimerico termoplastico sotto sforzo. Le catene molecolari sono distese e scorrono le une sulle altre in modo da allinearsi nella direzione dello sforzo. Se lo sforzo è troppo elevato, le catene molecolari si rompono, causando la rottura del materiale.

Deformazione di polimeri semicristallini

(a) PE ad alta densità, (b) PE a bassa densità e (c) lineare a bassa densità.

Curve sforzo-deformazione nominali del polimetilmetacrilato PMMA (vetro organico) in funzione della temperatura (C).

E vs. T per polistirene amorfo

Effetto della temperatura (T) sul modulo elastico (E) per un polimero termoplastico lineare amorfo (PS) vetrosa Transizione vetrosa gommosa flusso viscoso Tg Tm

Effetto della temperatura (T) sul modulo elastico (E) per un polimero termoplastico lineare amorfo, semicristallino e poco reticolato.

Deformazione elastica (b) Elasticità non lineare (a) Elasticità lineare (b) Elasticità non lineare (c) Anelasticità

Uel=1/2Ee2=1/2(s2/E) Energia elastica per unità di volume: Sforzo-deformazione per un solido a comportamento elastico lineare. Le scale sono calibrate per un acciaio. Energia elastica per unità di volume: Uel=1/2Ee2=1/2(s2/E)

Energia elastica per unità di volume Sforzo/deformazione nel caso di un solido a comportamento elastico non lineare. Le scale sono calibrate per una gomma. Energia elastica per unità di volume

Deformazione degli elastomeri (o gomme) Esempio 1: poliisoprene poliisoprene isoprene

Curve stress.strain fino al 600% di deformazione per una gomma naturale vulcanizzata e non vulcanizzata

Sforzo/deformazione nel caso di un solido a comportamento anelastico. Gli assi sono calibrati per una fibra di vetro.