Alongamento explicado:definição, cálculo e significado na engenharia de materiais

O alongamento é a tendência mensurável de um material se esticar quando sob tensão. Os engenheiros usam um procedimento de teste padronizado e uma amostra de teste em forma de haltere para avaliar o comportamento de alongamento característico de um determinado material. O alongamento da amostra é expresso em percentagem – o seu aumento no comprimento é dividido pelo comprimento original e multiplicado por 100 para calcular este valor. 

O alongamento é importante porque é uma medida da ductilidade de um material – sua capacidade de deformar sem quebrar. Esta é uma medida fundamental em materiais imprimíveis em 3D, pois é relevante para a durabilidade prática de componentes impressos em 3D em aplicações do mundo real. Este artigo definirá o alongamento, sua importância e como calculá-lo.

O que significa alongamento?

Alongamento é a quantidade que um material alonga permanentemente ao sofrer uma força de tração (deformação). É uma medida numérica da ductilidade do material – a facilidade com que ele se deforma sob tensão. É medido de acordo com condições controladas muito específicas para que os valores de alongamento possam ser comparados quantitativamente entre materiais.

O alongamento é medido especificamente usando um formato padronizado de material de amostra, que é então influenciado por uma força de tração conhecida. O comprimento pelo qual a amostra de material se alonga é medido até que a força seja grande o suficiente para quebrar a amostra.

O que é alongamento na física da deformação?

O alongamento em termos da física da deformação é uma medida de quanto um elemento se alonga quando sujeito a tensão de tração. É expresso como uma proporção entre o novo comprimento e o comprimento original.

O que é alongamento na astronomia?

O alongamento na astronomia é uma medida da separação angular entre um corpo no sistema solar e o Sol quando visto da Terra. Descreve a posição relativa dos planetas e outros corpos celestes no sistema solar, em comparação com a Terra e o Sol.

O que é alongamento em geometria?

O alongamento em geometria refere-se ao alongamento de uma forma geométrica ao longo de um ou mais eixos. Por exemplo, num plano bidimensional, se um quadrado fosse alongado ao longo de um eixo, tornar-se-ia um retângulo. Num espaço tridimensional, se um cubo fosse alongado ao longo de um único eixo, tornar-se-ia um prisma retangular. Este conceito é importante nas transformações geométricas.

O que é alongamento na física dos plasmas?

O alongamento na física do plasma refere-se à forma de um plasma de fusão. Uma nuvem de plasma pode ser moldada, e o alongamento de uma forma particular é definido como a razão entre o comprimento da nuvem em seu eixo mais longo e o comprimento de seu eixo mais curto. O alongamento é um fator importante, pois nuvens de plasma mais alongadas tendem a ser menos estáveis ​​e mais difíceis de confinar.

O que é alongamento em biologia?

O alongamento em biologia faz parte do processo de tradução do DNA, onde as proteínas são construídas a partir do RNA que foi transcrito do DNA. Mais especificamente, o alongamento é a segunda fase da tradução, ocorrendo entre o início e o término do processo. O alongamento refere-se ao alongamento da cadeia de aminoácidos durante a tradução.

Como calcular o alongamento de um material?

O alongamento de um material é calculado de acordo com padrões de testes internacionais. O padrão mais comum para calcular o alongamento é ASTM D412. Especifica o formato da amostra de material a ser usada. O formato é chamado de haltere, pois é quase oblongo, mas com pontas mais largas (para segurar) e uma tira mais fina no meio, que se alonga quando puxada.

A amostra de material é agarrada por uma máquina de teste e uma força de tração (deformação) cada vez maior é aplicada ao haltere. A máquina de teste mede como o comprimento da amostra aumenta com o aumento da deformação. Esses dados são plotados em um gráfico. O alongamento é calculado como o aumento do comprimento do material, dividido pelo seu comprimento original. Isso é cotado como uma porcentagem. 

Qual é a fórmula do alongamento?

A fórmula do alongamento é a deformação (aumento no comprimento) de uma amostra dividida pelo comprimento original da amostra, multiplicada por 100 (para converter em porcentagem).

Porcentagem de alongamento =100 x ((Comprimento final - Comprimento original) / Comprimento original)

Ou, escrito usando símbolos: 

Porcentagem de alongamento =ɛ =(ΔL/L) x 100

Qual é a unidade de alongamento?

O alongamento é relatado como uma porcentagem, portanto, tecnicamente, não possui uma unidade. Isso ocorre porque o alongamento de um material é uma razão entre a mudança no comprimento do material quando ele se rompe e o comprimento original da amostra. A proporção é convertida em uma porcentagem.

Qual é o símbolo do alongamento?

O símbolo de alongamento é a letra grega minúscula ε (épsilon). 

Qual é a importância do alongamento?

O conhecimento do alongamento é importante para que você possa entender o quanto um material se deformará sob tensão. Pode ser usado como uma medida de ductilidade. A deformação e a ductilidade de um material são importantes para aplicações onde alguma deformação é esperada, como em barreiras de segurança. Por outro lado, o alongamento é um fator importante ao projetar peças como dobradiças de portas, que podem aceitar muito pouca deformação sob tensão.

O que é alongamento na impressão 3D?

O alongamento na impressão 3D é a quantidade de deformação que um material impresso em 3D pode suportar antes de quebrar. É uma indicação de quão durável será um item impresso em 3D. A crescente popularidade da impressão 3D ressaltou a baixa resistência mecânica de muitos materiais e tecnologias imprimíveis (como FDM ou resina).

O alongamento é uma medida importante em materiais de impressão 3D?

Sim, o alongamento é uma consideração importante na escolha de materiais de impressão 3D, pois fornece informações sobre o quanto o material pode deformar sem quebrar. As propriedades físicas dos seus materiais constituintes determinam a utilidade dos componentes impressos em 3D. Muitos itens devem ser duráveis ​​para serem práticos em circunstâncias do mundo real. 

Existe algum dispositivo usado para medir o alongamento de materiais?

Sim, existem dispositivos especialmente concebidos para medir o alongamento de materiais de acordo com normas internacionais como ASTM D412. Esses sistemas de teste possuem vários componentes, cada um deles destinado a determinados testes de materiais. 

Em primeiro lugar, o dispositivo possui alças que seguram cada extremidade da amostra de material do haltere. Em segundo lugar, o sistema de teste utiliza um dispositivo de medição denominado extensômetro para medir a mudança no comprimento da amostra à medida que a tensão crescente é aplicada. Também é possível utilizar máquinas que incluam câmaras ambientais. Ao envolver as garras, a amostra de material e o extensômetro, eles controlam as condições ambientais (como temperatura) para testar em condições muito específicas.

Vários fornecedores especializados fabricam esses sistemas de teste para venda a qualquer organização que precise realizar testes regulares de acordo com normas como ASTM D412.

Quais são os diferentes tipos de medição de alongamento?

Os diferentes tipos de medidas de alongamento são os seguintes: 

1. Ductilidade

Ductilidade é a capacidade de um material se deformar sem quebrar. Os materiais que não são dúcteis são chamados de frágeis – eles se deformam muito pouco antes de quebrar. A ductilidade de um material pode ser inferida por uma série de medições – a mais comum é o alongamento percentual, mas a redução na área e os testes de escavação também podem ser importantes.

2. Alongamento na ruptura

O alongamento na ruptura é o alongamento medido de uma amostra de material no ponto em que ela quebra. A tensão de tração é aplicada à amostra de material, fazendo com que ela se alongue. À medida que esta tensão aumenta, o estiramento do material será primeiro elástico (pode voltar à sua posição original quando a tensão é libertada) e depois plástico (deformação permanente). Se a tensão continuar a ser aplicada após ocorrer o alongamento plástico, o material acabará quebrando. O comprimento neste ponto é o alongamento na ruptura, muitas vezes expresso como uma percentagem de alongamento em comparação com o comprimento original.

O que é alongamento percentual?

O alongamento percentual é a porcentagem que um material estica além de seu comprimento original antes de realmente quebrar. O alongamento é medido como a mudança no comprimento de uma amostra de material, dividido pelo seu comprimento original, multiplicado por 100 para convertê-lo em uma porcentagem.

Como calcular o alongamento percentual?

O alongamento percentual é calculado usando dados de um sistema de teste. Primeiro, o material a ser testado é fundido ou usinado em um formato específico de haltere de acordo com a norma internacional ASTM D412.

Segundo, o haltere de material é preso na máquina de teste e uma força de tração (alongamento) é aplicada. Um extensômetro mede o aumento no comprimento da seção fina do haltere. Esta relação entre comprimento e resistência à tração pode ser traçada em um gráfico simples. O teste termina quando o haltere quebra.

Finalmente, o alongamento percentual é calculado a partir desses dados. A mudança no comprimento total dividida pelo comprimento inicial multiplicado por 100 dá o alongamento percentual.