Rigidez x Força:diferenças e fatores-chave a serem observados

A resistência e a rigidez do material são duas propriedades cruciais para entender na avaliação de produtos. Eles desempenham um papel importante na determinação da aplicação de materiais para diferentes propósitos. Algumas aplicações exigem produtos que precisam ser fortes e resistir à flexão. Esses produtos também devem ser capazes de distribuir a carga por uma área necessária.

Muitas vezes, as pessoas confundem essas propriedades como a mesma. Muitas pessoas também confundem ambos os conceitos com a dureza dos materiais. No entanto, existem várias diferenças entre eles. Portanto, é crucial entender essas diferenças ao escolher o material para diversos fins.

Este artigo explica a diferença entre resistência e rigidez e suas propriedades técnicas. Ele também fornece dicas sobre como criar designs perfeitos usando materiais rígidos e fortes. Vamos mergulhar de cabeça!

Rigidez vs. Força

Rigidez e força estão intimamente relacionadas. Como tal, eles são termos facilmente confusos quando se trata de engenharia. Seu uso no discurso comum torna difícil para a maioria das pessoas entender sua distinção. Isso também torna bastante difícil classificá-los de acordo. Embora ambos impliquem uma sensação de resistência, a rigidez varia de força de várias maneiras.

O que é Força?

A resistência é uma medida da quantidade de tensão que um material pode suportar sem quebrar. Esta é a capacidade do material de suportar a carga máxima antes de quebrar ou ser permanentemente deformado.

Quando um material é deformado, ele muda de forma em resposta à força aplicada. A resistência, portanto, refere-se à capacidade de um material para acomodar uma força sem quebrar.

É uma medida total da capacidade do material de suportar a carga colocada sobre ele antes de atingir o ponto de deformação permanente. Os engenheiros geralmente associam um valor conhecido como Yield Stress “σy” como resistência. Isso ajuda a estabelecer a diferença entre força e rigidez. A resistência de um material é resultado de sua composição química e tratamento térmico.

Tipos de força

Existem vários tipos e medidas de resistência a serem verificadas ao avaliar materiais. Eles incluem o seguinte:

Resistência à tração

Esta é a quantidade máxima de estiramento ou puxão que um material pode suportar antes de ser danificado permanentemente. A resistência à tração é essencialmente uma medida de quanto o material pode resistir. É um ponto de referência útil para o desempenho das peças nas aplicações.

Existem três tipos principais de resistência à tração, incluindo:

• Força de rendimento. Este é o ponto em que o material começa a se deformar plasticamente.
• Resistência à tração máxima. Esta é a tensão final ou máxima que um material pode resistir sem quebrar.
• Força quebrável. Isso descreve a coordenada de força na curva força-deformação no ponto de ruptura.

Força de impacto

A resistência ao impacto é uma medida da quantidade de impacto ou força aplicada que o material é capaz de suportar antes da deformação. A carga que causa o impacto e o limite do material são expressos em termos de energia. Portanto, a resistência ao impacto mede o nível de energia que um material pode receber antes de se deformar.

Resistência à compressão

Como está implícito no nome, a resistência à compressão é o nível máximo de compressão ou pressão que um material pode suportar. É medido usando uma máquina de teste universal. Esta máquina aplica uma grande quantidade de carga ao material.

Força de Cedência x Força Suprema

Como o nome indica, o limite de escoamento é a quantidade máxima de carga que um material pode suportar antes de começar a ceder e se deformar permanentemente. Neste ponto, o material se deforma quando há um esforço da maior força para atingir o limite de escoamento.

Por outro lado, a resistência à tração máxima refere-se à quantidade máxima de tensão que um material pode suportar enquanto é esticado. A resistência à tração final é a maior resistência do material à força exercida. Muitas vezes resulta no alongamento ou alongamento permanente do material.

No entanto, tanto o limite de escoamento quanto a resistência à tração final são indicadores da capacidade de um material de resistir à deformação.

O que é rigidez do material?

A rigidez do material é a medida da capacidade de um material de retornar à sua forma original após ser atuado por uma força externa. Refere-se à capacidade do material de resistir a forças externas e ainda retornar à sua forma original.

Essas forças incluem flexão, alongamento e outras formas de tensão. Também pode ser referido como a rigidez de um material. Esta é a sua capacidade de resistir à deformação. A rigidez está intimamente relacionada a materiais elásticos ou flexíveis. Quanto mais flexível for um material, menor será a rigidez.

Em geral, a rigidez é a medida total da quantidade de deflexão causada pela carga no material. Os engenheiros geralmente associam um valor conhecido como Young Modulus “E” para Rigidez.

Conhecer as propriedades dos materiais é importante para o projeto de sua peça. Se você precisar de sugestões sobre a seleção de materiais para criar peças de alta qualidade, o RapidDirect é seu melhor parceiro.

Relação entre rigidez e força

Quando se trata de rigidez versus força, é fácil confundir as coisas. Muitas vezes parece lógico que, se um material é rígido, é forte o suficiente para suportar a força e suportar a carga sem quebrar. No entanto, este não é o caso, pois “mais forte” não significa necessariamente “mais rígido”.

A resistência de um material e suas propriedades de rigidez não estão diretamente relacionadas. Isso é evidente quando esses materiais de propriedades de rigidez e resistência variáveis ​​são expostos a forças externas. As propriedades do material rígido podem permitir que ele retorne à sua forma original depois de assumir várias formas para assumir a força.

Por outro lado, um material forte não muda sua forma. Ou resiste à força ou se deforma permanentemente se a força for maior que sua resistência à tração. Isso pode ser confuso para a mera lógica porque a resistência à deformação física é uma parte fundamental da definição de força e rigidez. No entanto, o material pode quebrar facilmente se tiver baixa resistência. Se tiver baixa rigidez, pode desviar uma carga alta.

Qual ​​é a diferença entre força e rigidez de Material?

Resistência e rigidez são duas propriedades físicas de um material. Uma grande diferença entre eles é que a rigidez é a capacidade de um objeto de suportar o estresse sem quebrar. Por outro lado, a resistência é a capacidade de um objeto resistir à deformação quando o estresse é aplicado.

A resistência mede a tensão ou força aplicada a um material antes que ele se rompa (resistência à tração) ou se deforme permanentemente (resistência ao escoamento). No entanto, a rigidez do material define como um material se dobra para resistir à força exercida enquanto retorna à sua forma original ao remover a força.

Um material forte com menos rigidez quebrará se a força exercida exceder sua resistência à tração. O material forte não muda sua forma. Se a força exercida exceder sua força, ela simplesmente se quebra, perdendo completamente sua forma original.

No entanto, material rígido com menos resistência irá defletir. A deflexão ajuda-o a acomodar a força exercida sobre ele. Portanto, ele pode retornar à sua forma original assim que a força for removida.

Práticas recomendadas no design para força e rigidez

Rigidez versus resistência apresenta um tópico importante a ser considerado na fabricação. Aqui estão quatro práticas recomendadas para manter em cheque antes e durante um processo de design.

1. Calcule a tensão esperada em cada material

Para verificar onde podem surgir contratempos, você deve determinar a força esperada a ser exercida em cada material. É importante saber como testar a rigidez do material. Você pode fazer isso medindo como o projeto pretendido responde a forças variadas. Para examinar isso, você pode empregar técnicas de instrumentação para prever o comportamento do modelo e analisar os dados resultantes. Além disso, você deve observar as variáveis ​​de fluência e fadiga em sistemas alternativos afiliados ao ambiente ao qual o material seria exposto.

2. Execute testes em uma variedade de materiais antes da seleção

Materiais com propriedades mecânicas conhecidas devem ser empregados para testar a resistência ou rigidez com a força externa. Materiais como a cerâmica são frágeis. Eles não exibem qualquer deformação antes da fratura. Sob o esforço da força, eles se quebram rapidamente e se deformam permanentemente. Os metais, por outro lado, possuem propriedades dúcteis e frágeis. Se dúcteis, apresentam deformação plástica antes da fratura. As alternativas frágeis tornam-se permanentemente deformadas com o esforço de força além de seu ponto de escoamento

3. Identifique fatores importantes ao iniciar seu projeto

É importante identificar os fatores e componentes que seriam mais importantes para o seu projeto. Esses fatores podem incluir cargas uniformes e de impacto, bem como cargas constantes e concentradas. Isso é especialmente crucial no estágio inicial de seu projeto ao desenvolver seu projeto com software CAD. Isso o ajudará a criar representações gráficas desses componentes usando modelagem de diagrama de blocos e gráficos de ligação. Portanto, você terá uma dica da rigidez e resistência necessária.

4. Confirme a funcionalidade do projeto antes de prototipar

Você pode consultar engenheiros para revisar seu projeto. Eles irão ajudá-lo a fornecer análises técnicas do seu projeto e fornecer revisões quando necessário. Aproveite a análise FEA para otimizar a geometria do seu projeto. Em seguida, certifique-se de que os resultados numéricos estejam sincronizados antes da prototipagem.

Conclusão

É importante entender os papéis individuais de resistência e rigidez do material na tomada de decisões fundamentais. Eles são fatores altamente essenciais na produção de produtos de alta qualidade. Isso ocorre porque a produção depende da resposta dos materiais à força ou carga aplicada.

A maneira mais confiável de entender a diferença entre resistência e rigidez é trabalhar com uma empresa confiável. Na RapidDirect, entendemos as interações entre diferentes designs de produtos e materiais. Também entendemos como esses materiais interagem com o solo e com as cargas dos equipamentos.

Portanto, estamos prontos para usar nosso conhecimento e experiência para ajudá-lo na produção de seus materiais. O RapidDirect ajuda você desde a seleção e compra de materiais até a prototipagem e fabricação de produção. Oferecemos certificados de materiais, certificação ISO 9001:2015 e inspeção de qualidade robusta. Tudo isso, e muito mais, está disponível a um preço competitivo.