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Proprietà dei materiali
meccaniche modulo elastico carico di snervamento resistenza a trazione durezza tenacità tenacità a frattura resistenza a fatica resilienza modulo di creep tempo di rilassamento fisiche superficiali tribologiche produttive estetiche economiche
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Sforzo nominale (sn) Unità di misura (sistema SI)
Consideriamo un corpo di sezione resistente A0 e lunghezza l0 sottoposta ad una forza F, che si allunga fino a raggiungere la lunghezza l : sforzo (nominale) = sezione (iniziale) forza Unità di misura (sistema SI) forza Newton N sforzo Pascal (Pa) N/m2 spesso MPa MN/m2 o N/mm2
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Deformazione nominale (en)
Consideriamo un corpo di sezione resistente A0 e lunghezza l0 sottoposta ad una forza F, che si allunga fino a raggiungere la lunghezza l, la risposta del materiale allo sforzo applicato è data da: deformazione (nominale) = lunghezza (iniziale) lunghezza finale- lunghezza iniziale Unità di misura (sistema SI) adimensionale m/m mm/mm
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Comportamento elastico
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Relazione sforzo-deformazione
In campo elastico per piccole deformazioni, la deformazione è proporzionale allo sforzo applicato (legge di Hook). Il coefficiente di proporzionalità è il MODULO di YOUNG e misura la resistenza dei materiali alla deformazione elastica per stati di sforzo di trazione o compressione semplice. s = sforzo applicato (MPa) e= deformazione (adimensionle) Modulo di Young
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Modulo di Poisson (n) Deformazione trasversale o laterale
Deformazione longitudinale Unità di misura adimensionale
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F l0 l A0 z y x F
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Valori del modulo di Poisson (u)
materiali metallici u = materiali polimeri < u < 0.5 elastomeri (o gomme) u = 0.5
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2. Taglio Stato di sforzo determinato da una coppia di forze (S)
che agisce su due superfici parallele di area A Sforzo di taglio= forza di taglio sezione Unità di misura (sistema SI) sforzo Pa N/m2 sforzo MPa MN/m2
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Deformazione di taglio
Il materiale soggetto ad uno sforzo di taglio si deforma spostando uno rispetto all’altro i due piani. Il rapporto tra lo spostamento a che si verifica tra due piani a distanza h è definita deformazione di taglio (g). q (radianti) angolo di scostamento tra le due superfici (per angoli piccoli g =q) Unità di misura (sistema SI) adimensionale m/m mm/mm
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Relazione sforzo-deformazione
In campo elastico per piccole deformazioni, la legge di Hook correla lo sforzo di taglio (t) alla deformazione (g) : t = G g Modulo elastico di taglio
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Variazione di volume (a) non sollecitato (c) sollecitato a taglio
(b) sollecitato a trazione (c) sollecitato a taglio
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(a) trazione o compressione
Per un generico provino di dimensioni iniziali X0Y0Z0 Sviluppando e trascurando i termini infinitesimi del secondo ordine o superiori si ottiene:
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coefficiente di Poisson
z z z z coefficiente di Poisson
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(b) taglio semplice b a c d
Deformazione di taglio g=aa’/ad, l’allungamento lungo db è equivalente alla contrazione lungo ac.
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Relazione tra moduli e coefficiente di Poisson
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Stati semplici di sforzo
trazione semplice compressione semplice compressione uniforme taglio semplice
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3. Compressione uniforme
Sforzo (P) Deformazione (D) Modulo elastico comprimibilità (K)
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Modulo elastico Da cosa dipende ?
Il modulo elastico dipende dalla forza dei legami interatomici e dalla struttura del materiale.
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Le forze che tengono uniti gli atomi (legami interatomici) agiscono come piccole molle.
La struttura è determinata dalla disposizione degli atomi e dal numero di legami per unità di volume.
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r0 attrazione repulsione rD r0 rD
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