Macchine per prove di trazione e prove materiali

Il carico di rottura di un determinato materiale (detto anche Ultimate Tensile Strength, e definito dalla sigla UTS) è il livello massimo di stress applicato ad un provino durante la prova di trazione. Quando un materiale viene sollecitato, a seguito dell’applicazione di una data forza, la deformazione a livello molecolare che ne consegue viene generalmente riequilibrata dalle tensioni interne; tuttavia, questo fenomeno fisico ha un limite, superato il quale avviene la rottura. Si noti bene che questo parametro non corrisponde necessariamente alla forza raggiunta la quale si ottiene la rottura del campione, dal momento che elementi come fattori ambientali o l’impiego di materiali più o meno resistenti, o con una determinata duttilità, possono presentare comportamenti particolari. È possibile ottenere informazioni riguardo il carico di rottura osservando i grafici e i dati forniti dalla macchina di prova, per comprendere la resistenza ultima del materiale.

La legge di Hooke afferma che dal rapporto stress/trazione deriva una costante, in quanto all’inizio di un test di trazione sui cosiddetti materiali elastici (o elastico-lineari), si potrà osservare una relazione lineare tra la forza di trazione e l’allungamento rilevato nel campione. Va da sé che si tratta di un’approssimazione (sebbene sia una delle più impiegate), che trova largo utilizzo sia nello studio dei materiali, che nell’ingegnerizzazione e produzione delle molle (si pensi alla determinazione sperimentale della costante elastica di una molla).

• ASTM D575: Metodo di test standard sulle proprietà in compressione della gomma
• ASTM D6641: Proprietà di compressione dei materiali compositi a matrice polimerica con dispositivo per prova di compressione a carico combinato (CLC)
• ASTM D695: metodo per determinare le proprietà di compressione delle plastiche rigide
• ASTM D905: standard per la misurazione delle proprietà di resistenza dei legami adesivi nel taglio mediante carico di compressione
• ASTM E9: prove di compressione di materiali metallici (temperatura ambiente)
• ISO 14126: determinazione delle proprietà di compressione nella direzione nel piano di materiali compositi plastici rinforzati con fibre
• ISO 1856: compressione dei materiali polimerici cellulari flessibili
• ISO 604: determinazione delle proprietà di compressione delle materie plastiche
• ISO 844: determinazione delle proprietà di compressione delle plastiche cellulari rigide
• ASTM C109: prova di compressione su cubi di calcestruzzo
• ASTM C39: test di compressione su cilindri in cemento
• ASTM D1621: determinazione delle proprietà di compressione della plastica cellulare rigida
• ASTM D3410: misurazione della resistenza alla compressione dei compositi a matrice polimerica
• ASTM D6484: resistenza alla compressione a foro aperto dei laminati compositi a matrice polimerica
• ASTM F1306: prova di resistenza alla penetrazione a bassa velocità di film e laminati barriera flessibili
• ASTM D3574: metodi di test standard per materiali cellulari flessibili

Il modulo di elasticità (o modulo di Young) esprime il rapporto deformazione/tensione in condizioni di carico mono assiale. Dei tre principali moduli di elasticità, ovvero trazione, compressione e taglio, il modulo di Young corrisponde al rapporto vigente tra trazione e allungamento relativo di un dato materiale. Prendiamo come esempio una barra di sezione quadrata costante e, virtualmente, che presenta le medesime proprietà in ogni sua direzione. Se procedessimo con l’applicare una forza di trazione a tale provino, ogni suo punto sarebbe sottoposto ad uno sforzo legato da una relazione proporzionale alle variazioni nella forza applicata. Questo procedimento provocherebbe l’allungamento delle fibre disposte lungo il senso della trazione, e l’accorciamento di quelle disposte perpendicolarmente a tale forza: il modulo di Young (espresso in N/m² - pascal – oppure in N/mm²) è proprio il modulo di elasticità longitudinale, ottenuto mediante il rapporto tra lo sforzo e la deformazione che questo causa, mentre la contrazione laterale è legata al coefficiente di Poisson. Il modulo di Young è altamente soggetto a variazioni legate alla temperatura dei campioni testati, in quanto la distanza di equilibrio degli atomi e le forze di legame ne risultano influenzate. Nei metalli, ad esempio, il modulo di Young è inversamente proporzionale all’aumento della temperatura. Nel settore edile, in particolare, vi sono svariate applicazioni che prevedono l’impiego del modulo di Young per determinare le caratteristiche di materiali come il calcestruzzo: in questo caso parliamo di modulo a compressione (si tratta, ancora una volta, di equazioni empiriche). In ogni caso, il modulo elasticità a compressione, fa riferimento alla norma UNI 6556.