Che cos'è un tensometro?

Un tensometro è un dispositivo utilizzato per determinare la risposta di un materiale a vari ceppi, chiamati carichi. La quantità di allungamento che un materiale ha quando è sotto tensione fornisce importanti informazioni sulla resistenza alla trazione e alla resistenza a fatica del materiale. I dispositivi tensometrici vengono abitualmente utilizzati nell'industria manifatturiera per garantire che i componenti soddisfino i requisiti di resistenza e resistenza necessari.

I dispositivi tensometrici sono costituiti da due impugnature che tengono in posizione una sezione del materiale di prova. Queste pinze vengono quindi utilizzate per applicare una forza di trazione o compressione, chiamata carico, al pezzo di prova. Gli strumenti tensometrici possono creare la forza attraverso l'uso di una vite o di un pistone idraulico, che sono alimentati da mezzi meccanici o elettrici.

Le camere sigillate possono essere utilizzate per alloggiare un tensometro. Questa configurazione consente di testare le caratteristiche di deformazione di un materiale a temperature e pressioni specifiche. Ciò è fondamentale per testare i metalli utilizzati negli aerei e nei sottomarini, che possono subire drastici cambiamenti nella pressione atmosferica. Le camere sono utili anche per testare materiali che saranno esposti a temperature elevate.

I risultati accurati dei dispositivi tensometrici dipendono dalla qualità del campione. Qualsiasi difetto che si crea durante il processo di taglio può distorcere i risultati dei test e portare a guasti prematuri sotto sforzo. Anche la più piccola incoerenza superficiale può rapidamente allargarsi e diffondersi sotto sforzo, causando fratture precoci e affaticamento dei metalli. Questo è lo stesso processo che causa affaticamento e ribaltamento di rivetti e fogli di metallo prodotti in modo inadeguato sugli aeromobili se esposti ripetutamente alle sollecitazioni della pressione atmosferica.

I risultati prodotti dagli strumenti tensometrici forniscono il carico in funzione dell'estensione. Da questi dati, insieme all'area della sezione trasversale del provino, è possibile tracciare una curva di deformazione da sforzo. Questa curva è unica per ogni materiale e fornisce misure chiave. Queste misure includono il limite elastico del materiale, il limite di proporzionalità, la resistenza allo snervamento e la resistenza finale.

I tensometri consentono agli ingegneri di determinare il modulo di Young per il materiale testato. Il modulo di Young rappresenta la pendenza lineare iniziale della curva sforzo-deformazione di un materiale, definita come la resistenza a trazione divisa per la deformazione a trazione. La resistenza alla trazione viene determinata dividendo la forza applicata dall'area della sezione trasversale del provino. La deformazione a trazione rappresenta la quantità di allungamento prodotta, divisa per la lunghezza originale del provino. I materiali esposti a una forza all'interno del modulo di Young, la porzione lineare iniziale della curva sforzo-deformazione, torneranno alle loro condizioni originali dopo la rimozione del carico.

Il punto in cui la linea di deformazione di sollecitazione di un materiale inizia a curvare rappresenta il limite elastico del materiale. La deformazione causata da carichi superiori a questo limite comporterà una deformazione permanente del materiale, impedendo che ritorni alle sue condizioni originali quando il carico viene rimosso. La forza o tensione massima assorbita dal materiale rappresenta la sua massima resistenza. Questo potrebbe o meno essere uguale alla resistenza alla frattura del materiale.