num post anterior, analisámos a curva de tensão-tensão e a sua relação com vários aspectos da resistência do material — resistência à tracção, resistência ao rendimento e resistência à fractura, por exemplo. E enquanto muitas vezes pensamos em materiais e estruturas em termos de força, tecnicamente, “força” é uma medida de quanta força um material pode suportar antes de deformação permanente ou falha ocorrer. Para a execução adequada de Guias lineares, atuadores e outros componentes de movimento, no entanto, é tipicamente mais importante saber quanta deflexão o objeto experimentará sob uma determinada carga — em outras palavras, a propriedade mais importante é a rigidez do objeto.
a rigidez de um material indica a sua capacidade de voltar à sua forma original após a remoção de uma carga aplicada.
quando um material é submetido a uma carga — seu próprio peso não suportado, uma carga aplicada externa, ou ambos — ele experimenta estresse e tensão. Tensão (σ) é uma força interna sobre o material causada pela carga, e tensão (ε) é a deformação do material que resulta desta tensão. A relação de tensão (força por unidade de área) para deformação (deformação por unidade de comprimento) é referido como o módulo de elasticidade, denotada E.
relação entre O estresse de tensão é também referido como um material módulo de elasticidade, resistência à tração módulo de elasticidade, ou módulo de Young.
de Acordo com a Lei de Hooke, o módulo de elasticidade é a inclinação da parte linear da curva tensão deformação, até o limite proporcional (também referido como o “limite elástico”), rotulada abaixo como ponto A.
Um material que é forte e pode suportar cargas altas, sem deformação permanente. Um material rígido pode suportar cargas elevadas sem deformação elástica. Outra propriedade material às vezes confundida com força ou rigidez é a dureza. A dureza define a capacidade de um material resistir a deformação localizada (superfície), muitas vezes devido a fricção ou abrasão.
ao contrário da força, a rigidez de um material, ou módulo de elasticidade, é uma propriedade inerente do material, e fatores externos como temperatura ou processamento do material têm muito pouco efeito sobre o seu valor.
É importante observar, no entanto, que em aplicações práticas, a rigidez de uma estrutura depende tanto do material módulo de elasticidade e a estrutura da geometria em termos de planar momento de inércia (também conhecido como segundo momento de área). Momento Planar de inércia, I, expressa como a área do material é distribuída em torno do eixo de movimento.
o produto do módulo de elasticidade e momento planar de inércia é por vezes referido como a rigidez flexural do material (EI).
nas equações de deflexão, ambos os fatores de rigidez — o módulo de elasticidade (E) e o momento planar de inércia (I) — aparecem no denominador. Isto faz sentido porque a deflexão está inversamente relacionada com a rigidez.Deflexão do feixe
Image credit: wikipedia.com
em outras palavras, quanto maior for o módulo de elasticidade do material e maior for o momento planar de inércia do objeto, menor será a estrutura deflectida sob uma determinada carga.