„Când se rup toate funiile”, se spune adesea despre acele situații în care nu mai e nimic de făcut, pentru că am făcut tot ce se putea. Da, dar când se rup toate funiile? Ba mai mult, se rup toate funiile în același timp? Deloc. Există care se rupe mai ușor și mai greu frânghii. Ce putem aștepta de la ele este determinat de rezistența lor la rupere. După metalurgie, puțină mecanică.
Noțiunea de rezistență la rupere
Rezistența la rupere este un concept important în științele inginerești, în special în știința materialelor, ingineria mecanică și ingineria structurilor.
Rezistența la rupere este tensiunea mecanică necesară pentru ruperea unei frânghii, a unui fir, a unei grinzi de susținere sau a altui element structural similar.
Unitatea sa de măsură este Pa (pascal).
Rezistența la rupere a materialului este doar rezistența sa la sarcină permanentă precizează că, în cazul unei solicitări dinamice, materialele se rup chiar și la o tensiune mult mai mică.
Rezistența la rupere este în funcție de temperatură se modifică (de obicei scade); la temperaturi ridicate, sub o sarcină constantă, materialul suferă o deformare în continuă creștere (flux permanent).
Rezistența la rupere și alungirea sunt MSZ 5360–71 se stabilește conform standardului.
Determinarea rezistenței la rupere
Pentru determinarea rezistenței la rupere, s-a realizat din material, conform standardului, pe un corp de probă se efectuează un test de rupere static.
Acesta este un proces de distrugere, în cadrul căreia proba de încercare, prelucrată în forma corespunzătoare, este întinsă treptat pe o mașină de rupere, cu o forță de tracțiune constantă, până când aceasta se rupe.
Pe parcursul procesului, se măsoară în permanență alungirea piesei de prelucrat în funcție de variația sarcinii, ceea ce înseamnă că forța de tragere este crescută treptat, iar în același timp mașina înregistrează diagrama tensiune-deformație.
Această diagramă forță-deformare reprezintă unul dintre rezultatele încercării de rupere, care diagrama de ruperese numește. În acest proces, alungirea și ruperea pot fi urmărite și împărțite în etape.
- Prima etapă este etapa de deformare elastică. În această fază nu are loc încă nicio deformare care să împiedice proba să-și recâștige forma inițială.
- A doua etapă este deformare uniformă. În acest moment, deformarea plastică este identică pe toată lungimea probei de tracțiune.
- A treia etapă este contracție, când, la un moment dat, eșantionul se îngustează, iar apoi se rupe chiar acolo.
Legea lui Hooke
Legea lui Hooke este o lege care se referă la relația dintre deformațiile elastice ale corpurilor solide și forțele sau tensiunile care le produc, conform căreia gradul de deformare elastică, în cadrul unei anumite limite (limita de elasticitate), este proporțional cu forța care o produce.
Tensiuni importante care pot fi măsurate
În cazul degradării materialelor cauzate de o sarcină constantă, trebuie luate în considerare trei tipuri importante de tensiuni:
- Limita de curgere (Re): tensiunea pe care materialul o suportă fără a suferi o deformare permanentă. Acest punct nu poate fi întotdeauna determinat cu precizie, de aceea, în cazul anumitor materiale, se ia în considerare în schimb tensiunea limita de curgere, la care gradul de deformare permanentă este de 0,2%. Sub limita de curgere, orice deformare este reversibilă. Dincolo de limita de curgere, materialul suferă o deformare permanentă (în cazul oțelului, alungire).
- Rezistența la rupere (Rm): tensiunea maximă pe care materialul o poate suporta fără a se rupe sau, altfel spus, valoarea care punctul de forță maximă al diagramei de rupere și raportul dintre secțiunile transversale ale eșantionului.
- Ruptură: se poate citi din diagrama de rupere tensiune, acolo unde materialul se rupe.
Curiozitate, întrucât materialele rigide nu au limită de curgere și nici fază de întărire; în cazul acestora, tensiunea maximă și rezistența la rupere sunt egale.
Dacă metalele prelucrare la rece dacă sunt supuse la forțe de încovoiere sau dacă li se trage un fir din ele, rezistența lor la rupere crește.
Valorile tipice ale rezistenței unor materiale
În tabelul de mai jos am prezentat, cu titlu informativ, valorile caracteristice ale rezistenței unor materiale.
| Denumirea materialului | Limita de curgere (MPa) | Tensiunea maximă (MPa) | Densitate (g/cm³) |
| Structurale oțel A36 | 250 | 400 | 7,8 |
| De înaltă rezistență alegat oțel A514 | 690 | 760 | 7,8 |
| Sârmă de oțel pretensionată de înaltă rezistență | 1650 | 1860 | 7,8 |
| Coardă de pian (oțel) | aprox. 2000 | 7,8 | |
| Polietilenă de înaltă densitate (HDPE) | 26-33 | 37 | 0,95 |
| Polipropilenă | 12-43 | 19,7-80 | 0,91 |
| Oțel rezistent la coroziune AISI 302 – (laminat la rece) | 520 | 860 | |
| Fonta turnată 4,5% C, ASTM A-48 | 130 | 200 | |
| Aliaj de titan (6% Al, 4% V) | 830 | 900 | 4,51 |
| Sticlă | 50 (la apăsare) | 2,53 | |
| Marmură | N/A | 15 | |
| Beton | N/A | 2-5 (la tragere) (6)-20-60-(200) (la presiune) |
2,4 |
| Mătase de omidă | 500 | ||
| Os | 130 |
