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El límite de proporcionalidad es el punto en una curva de tensión-deformación donde la región de deformación elástica lineal pasa a una región de deformación plástica no lineal. En otras palabras, el límite de proporcionalidad determina la mayor tensión que es directamente proporcional a la deformación. El punto de transición se puede calcular mediante un cambio porcentual especificado en la pendiente. Debido a que el límite de proporcionalidad no es requerido por muchos estándares de prueba, a menudo se usa con fines educativos en lugar de en la práctica por la industria de pruebas de materiales.

¿En qué se diferencia el límite de proporcionalidad del límite elástico?

El límite elástico es la mayor tensión que se puede aplicar a un material sin causar deformación plástica (permanente). Para muchos materiales, el límite elástico es equivalente o casi equivalente al límite de proporcionalidad. Para otros materiales, como los elastómeros, la relación tensión-deformación no es lineal y el material seguirá estando dentro de su región elástica mucho después de haber pasado por su límite de proporcionalidad. El límite elástico es esencialmente un valor teórico que es difícil de determinar utilizando una máquina de ensayo universal, y por esta razón se utiliza principalmente con fines educativos en lugar de en la práctica por la industria de ensayos de materiales.

¿En qué se diferencia el límite de proporcionalidad del límite de elasticidad?

Al igual que el límite elástico, el límite de elasticidad de un material también puede ocurrir más allá del límite de proporcionalidad del material. A diferencia del límite elástico, el límite de elasticidad en una curva de tensión-deformación ha sido definido por las normas de ensayo ASTM e ISO. Dependiendo del comportamiento tensión-deformación del material en el límite de elasticidad, la norma elegida especifica un cálculo de límite de elasticidad preferido. Por ejemplo, las normas de ensayo de metales (ASTM E8 o ISO 6892) han estandarizado un límite de elasticidad por deformación del 0,2%, lo que permite a la industria de los metales evaluar objetivamente diferentes metales entre sí. La curva de tensión-deformación que se muestra a continuación muestra la diferencia entre el límite de proporcionalidad (cambio del 4% en la pendiente) y el punto de límite de elasticidad por deformación del 0,2% en un ensayo de metales.

Para simplificar los ensayos, los usuarios de Bluehill Universal pueden utilizar métodos de ensayo guiados para proporcionar a los operarios del sistema una guía personalizada paso a paso durante todo el proceso de ensayo. Se puede solicitar a los usuarios que introduzcan parámetros de ensayo críticos, como el nombre del operario, el número de lote, la medición de la muestra y las notas de la muestra antes o después del ensayo. Se pueden añadir instrucciones detalladas e imágenes a las pantallas de solicitud para mostrar al usuario cómo se debe configurar el ensayo, lo que ayuda a mantener la coherencia del procedimiento de ensayo entre varios operarios. Los métodos de ensayo guiados pueden ser útiles en entornos en los que puede haber varios operarios de ensayo con diferentes niveles de experiencia.

Un segmento de ensayo donde la cruceta se mueve para hacer ciclos en la muestra entre límites especificados antes de que comience un ensayo. Los datos se capturan durante el segmento de preciclo, pero no se utilizan para análisis posteriores.

Un transductor de presión es un dispositivo que convierte la presión en una señal eléctrica y, por lo tanto, se utiliza como sensor de medición.

Los transductores de presión de fusión están diseñados para medir la presión en un fluido caliente, p. ej., plástico fundido. Se utilizan en máquinas de procesamiento como extrusoras, pero también en instrumentos de laboratorio como reómetros capilares, donde proporcionan la principal salida bruta de las pruebas (con mayor precisión que los sensores de fuerza en el travesaño/pistón para la mayoría de las aplicaciones). El rango típico es de hasta 200 MPa (2000 bar o 30000 psi), pero hay diferentes rangos disponibles comercialmente para que coincidan con el rango de trabajo esperado con la mejor precisión.

El coeficiente de Poisson es la relación entre la expansión a lo largo de un eje y la contracción a lo largo del eje opuesto cuando un material se somete a fuerzas de tracción o compresión. Aplicar tensión a una goma elástica, por ejemplo, hace que se alargue axialmente y se contraiga en la dirección transversal, haciéndose más delgada a medida que se alarga simultáneamente. La aplicación de fuerzas de compresión a una bola de goma hará que el material se expanda lateralmente a lo largo de su eje transversal a medida que se contrae longitudinalmente. El coeficiente de Poisson es simplemente una expresión de esta relación entre las deformaciones axiales y transversales.

La ecuación para calcular el coeficiente de Poisson viene dada por ν=(-ε_trans)/ε_axial. La deformación transversal (ε_trans) se mide en la dirección perpendicular a la fuerza aplicada, y la deformación axial (ε_axial) se mide en la dirección de la fuerza aplicada. Dentro de la región elástica de una probeta dada, el coeficiente de Poisson es esencialmente constante, y es el negativo de la relación entre la deformación transversal y la deformación axial correspondiente resultante de una tensión axial uniformemente distribuida por debajo del límite proporcional del material.

Para un ensayo de tracción, la deformación transversal se considera una deformación lateral negativa en una probeta, mientras que la deformación axial se considera una deformación longitudinal positiva. Estos valores se invierten para un ensayo de compresión. El coeficiente de Poisson no se expresa en unidades y generalmente es positivo, porque todos los materiales comunes experimentan un estrechamiento en su área de sección transversal durante los ensayos de tracción. La mayoría de los materiales tienen un coeficiente de Poisson entre 0 y 0,5, y los materiales muy elásticos como el caucho suelen tener un coeficiente de Poisson de alrededor de 0,5. La mayoría de los metales, como el acero inoxidable, suelen tener un coeficiente de Poisson de alrededor de 0,3. El corcho, sin embargo, tiene un coeficiente de Poisson de prácticamente 0, lo que significa que el corcho exhibe poca o ninguna deformación lateral cuando experimenta una carga axial, y viceversa, lo que lo convierte en el candidato ideal para sellar botellas de vino.

Cuando se ensayan probetas según una norma, la norma suele exigir un rango de deformación axial en el que se debe calcular el coeficiente de Poisson. Esto se hace para que el coeficiente de Poisson se determine dentro de la región elástica del material. Cuando se ensaya de acuerdo con la norma ASTM D638, por ejemplo, el coeficiente de Poisson debe calcularse entre el 0,05 y el 0,25% de deformación axial. El coeficiente de Poisson es utilizado principalmente por los ingenieros para identificar cuánto se puede estirar o comprimir un material antes de que falle. Esto se utiliza comúnmente en el diseño de nuevas estructuras porque permite a los ingenieros considerar los cambios dimensionales esperados de un material dado cuando está bajo carga.