Diferença entre força e resistência dos materiais
Força
A força é o estresse que um metal não cracked pode suportar antes de se deformar ou quebrar sob uma única carga aplicada. É uma medida da capacidade de um material de resistir à fratura quando submetida a forças de tração.
Resistência
A resistência é a quantidade de energia necessária antes que um material rachado quebre. Quanto mais difícil o material, mais energia é necessária para fazer com que a rachadura se propagasse para fraturar. Para uma dada liga, menor tenacidade de fratura significa menor ductilidade. Por exemplo, o vidro tem resistência muito baixa e, portanto, é muito quebradiça.
Efeito da carga na fratura
Para um componente com uma rachadura de um dado comprimento, à medida que a tenacidade da fratura diminui, a capacidade do componente de suportar a carga antes da quebra também diminui. Por outro lado, para uma determinada carga, à medida que a tenacidade da fratura aumenta, o componente é capaz de tolerar rachaduras mais longas sem quebrar. Como mostrado na figura abaixo, para qualquer liga, à medida que a resistência à tração aumenta, sua resistência diminui. Portanto, quando são necessárias alta resistência e alta resistência, geralmente é necessário mudar para outra liga que atenda aos dois requisitos.
Considere força e resistência na seleção de materiais
Os designers geralmente tendem a usar materiais com a maior força possível para permitir que eles minimizem a área da seção transversal de um componente. No entanto, isso pode levar inadvertidamente ao uso de materiais que não são difíceis o suficiente para suportar fraturas se forem formas pequenas rachaduras durante a fabricação ou durante o uso. O estresse por fadiga é uma causa possível de formação de trincas.
A formação de trincas em componentes expostos a condições de fadiga é geralmente esperada. Nesses casos, a resistência à fratura precisa ser conhecida por determinar quanto tempo o componente pode continuar a ser usado antes que a rachadura se propaga até o ponto em que toda a seção transversal não pode suportar a carga e o componente quebrar. Isso se aplica a componentes aeroespaciais e vasos de pressão, como caldeiras.
Para componentes estruturais expostos a condições de fadiga, os designers devem se concentrar tanto na força quanto na resistência. A força deve ser grande o suficiente para permitir que o material suponha a carga aplicada sem deformação. A resistência deve ser suficiente para permitir que o metal suponha a formação de rachaduras por fadiga sem falha catastrófica.
