Para manejar los problemas relacionados con el límite elástico, los ingenieros y científicos se basan en una variedad de fórmulas que tratan con el comportamiento mecánico de los materiales. La tensión máxima, ya sea tensión, compresión, cizallamiento o flexión, es la mayor cantidad de tensión que puede soportar un material. El límite elástico es el valor de esfuerzo al que se produce la deformación plástica. Un valor exacto para el límite elástico puede ser difícil de precisar.
TL; DR (demasiado largo; No leí)
Se aplica una variedad de fórmulas a la tensión de fluencia, incluido el módulo de Young, la ecuación de tensión, la regla de compensación del 0,2 por ciento y los criterios de von Mises.
El módulo de Young
El módulo de Young es la pendiente de la parte elástica de la curva tensión-deformación del material que se analiza. Los ingenieros desarrollan curvas de tensión-deformación mediante la realización de pruebas repetidas en muestras de material y la recopilación de datos. Calcular el módulo de Young (E) es tan simple como leer un valor de tensión y deformación de un gráfico y dividir la tensión por la deformación.
Ecuación de estrés
El estrés (sigma) está relacionado con la deformación (épsilon) a través de la ecuación:
\ sigma = E \ times \ epsilon
Esta relación solo es válida en regiones donde la Ley de Hooke es válida. La Ley de Hooke establece que existe una fuerza restauradora en un material elástico que es proporcional a la distancia que se ha estirado el material. Dado que el límite elástico es el punto donde se produce la deformación plástica, marca el final del rango elástico. Utilice esta ecuación para estimar un valor de tensión de fluencia.
La regla de compensación del 0,2 por ciento
La aproximación de ingeniería más común para la tensión de fluencia es la regla de compensación del 0,2 por ciento. Para aplicar esta regla, suponga que la deformación de rendimiento es 0.2 por ciento y multiplique por el módulo de Young para su material:
\ sigma = 0,002 \ veces E
Para distinguir esta aproximación de otros cálculos, los ingenieros a veces llaman a esto el "límite elástico compensado".
Criterios de Von Mises
El método de compensación es válido para la tensión que se produce a lo largo de un solo eje, pero algunas aplicaciones requieren una fórmula que pueda manejar dos ejes. Para estos problemas, utilice los criterios de von Mises:
(\ sigma_1- \ sigma_2) ^ 2 + \ sigma_1 ^ 2 + \ sigma_2 ^ 2 = 2 \ sigma (y)
donde σ1 = esfuerzo cortante máximo en la dirección x, σ2 = esfuerzo cortante máximo en la dirección y y σ (y) = límite elástico.