Melhor resposta
Depende de qual tipo de força você está se referindo. A resistência à tração, ao escoamento, à flexão e à compressão possui unidades de força sobre a área. Essas são as mesmas unidades de pressão, mas chamamos isso de estresse no contexto da ciência dos materiais. O Pascal (Pa) é a unidade padrão de tensão e é igual a 1 Newton por metro quadrado.
A resistência ao impacto tem unidades de energia por comprimento de espessura. Ele mede a energia necessária para a fratura em uma alta taxa de deformação. Especificamente, a resistência ao impacto quantifica as capacidades de absorção de energia em altas taxas de deformação; o comportamento mecânico de certos materiais, especialmente polímeros, pode variar dependendo da rapidez com que aplicamos uma força.
Outro tipo de força, semelhante à resistência ao impacto, é a tenacidade. É a energia por unidade de volume absorvida por um material sujeito à tensão, desde o ponto de aplicação da força até a fratura. Em outras palavras, é a área total sob uma curva de tensão-deformação de engenharia.
Inicialmente, não é óbvio que a área sob a curva tem unidades de energia por volume. Precisamos fazer alguma manipulação da unidade antes que isso se torne evidente. Lembre-se de que a unidade padrão de tensão é um pascal, dividido em
Pa = \ frac {N} {m ^ 2}
Deformação é a mudança no comprimento dividido pelo comprimento original . O denominador e o numerador estão em metros, que se cancelam. Assim, a tensão é tipicamente escrita como uma quantidade sem unidade; no entanto, nada nos impede de escrevê-lo como \ frac {m} {m}
A unidade da área sob a curva é igual ao produto da tensão e da deformação:
Área = \ frac {N} {m ^ 2} * \ frac {m} {m} = \ frac {Nm} {m ^ 3}
1 Joule (J) é igual a 1 Nm, então
Área = \ frac {J} {m ^ 3}
E aí está
Resposta
Você provavelmente referindo-se a um teste de impacto Charpy (ou Izod), onde uma amostra entalhada é fraturada por um peso oscilante liberado de alguma altura. Este teste aumenta a fragilidade, que ocorre quando o fluxo de plástico é restringido a ponto de a fratura ocorrer com pouca plasticidade (a resposta de Felix Chen para Por que os materiais frágeis têm resistência à tração final e não resistência ao escoamento?). Consequentemente, a resistência aumenta, embora em o custo da ductilidade. Portanto, esta questão pode ser reafirmada como por que o teste de Charpy exagera a fragilidade.
Um dos motivos é que o entalhe cria um estado de tensão triaxial. Isso ocorre porque o entalhe ajuda a concentrar as tensões da maneira usual e que na dimensão da espessura do espécime (paralela à raiz do entalhe) o material interno é impedido de ser tensionado pelas superfícies externas. (Resposta de Felix Chen a Como você explicaria a transformação da tensão plana de uma maneira fácil?) Isso ajuda revelar as três tensões principais que constituem o estado de tensão triaxial. E, por definição, em planos onde as tensões principais estão presentes, as tensões de cisalhamento são zero. Uma vez que os deslocamentos se movem em resposta apenas às tensões de cisalhamento (a resposta de Felix Chen a Qual é o mecanismo de deslizamento que torna um metal plasticamente deformado sem fratura?), A falta de tensões de cisalhamento suprime a plasticidade de tal forma que resulta a fragilidade. Portanto, o estado de tensão triaxial associado ao entalhe induz fragilidade.
O outro fator que contribui para a fragilidade dos testes entalhados é a alta taxa de deformação produzida pelo martelo oscilante que impacta o corpo de prova. Nessas taxas de alta deformação, os deslocamentos têm menos tempo para deslizar . Portanto, a plasticidade de deslocamento é limitada para que a fratura com pouca ductilidade seja favorecida, resultando em maior fragilidade.
Resumindo, os fatores duplos de um estado de tensão triaxial mais alta taxa de deformação fazem com que os testes entalhados manifestem mais fragilidade do que encontrado em outros testes mecânicos.