Cos'è il limite elastico?
Il limite elastico di un materiale è una considerazione importante nell'ingegneria e nella progettazione civile, meccanica e aerospaziale. Il limite elastico, noto anche come limite di snervamento, è un limite superiore per lo stress che può essere applicato a un materiale prima che si deformi permanentemente. Questo limite è misurato in libbre per pollice quadrato (psi) o Newton per metro quadrato, noto anche come pascal (Pa).
Il limite elastico è una funzione dell'elasticità di un materiale. L'elasticità è la capacità di un materiale di tornare alla sua forma originale, o dimensioni, dopo aver rimosso un carico o una sollecitazione. Tutti i materiali si deformano quando viene applicato uno stress o un carico. La deformazione è una misura della quantità di deformazione che si verifica quando un materiale è sotto stress.
La deformazione elastica si verifica quando un materiale è esposto a basse sollecitazioni. Scomparirà dopo aver rimosso lo stress e il materiale tornerà al suo stato originale. Si verificherà una deformazione plastica a sollecitazioni superiori al limite elastico. Un materiale che subisce una deformazione plastica non si riprenderà completamente e tornerà alle sue dimensioni originali dopo aver rimosso lo stress.
Questa proprietà può essere illustrata usando l'esempio di una molla. Se un peso è appeso a un'estremità di una molla, con l'estremità opposta fissa, estenderà la molla. Se viene applicata una piccola quantità di peso e quindi rimossa, la molla tornerà alla sua lunghezza originale. Se viene applicato un peso eccessivo alla molla, si deformerà permanentemente e non tornerà alla sua lunghezza originale quando il peso viene rimosso. La molla ha subito una deformazione plastica perché lo stress causato dal peso ha superato il limite elastico.
I materiali hanno una relazione misurabile tra lo stress applicato e la deformazione risultante. Questa relazione può essere tracciata in una curva sforzo-deformazione. La pendenza della curva sforzo-deformazione rimane costante nella regione in cui si verifica la deformazione elastica. Il limite elastico è il punto in cui la sollecitazione applicata provoca un inizio di deformazione permanente e la pendenza della curva di sollecitazione-deformazione cambia.
Non tutti i materiali hanno un limite elastico. La duttilità è una misura della quantità di deformazione permanente prima del completo fallimento. I materiali duttili, come acciaio e ottone, subiranno una grande deformazione plastica prima che si verifichi il fallimento finale. I materiali fragili, come il vetro e il cemento, mostreranno una deformazione plastica minima o nulla e spesso si verifica un completo fallimento immediatamente dopo il raggiungimento di un valore critico di stress. Per questo motivo, i materiali fragili in genere non hanno un limite di snervamento.