Il limite elastico di un materiale è una considerazione importante nell’ingegneria e nella progettazione civile, meccanica e aerospaziale. Il limite elastico, noto anche come punto di snervamento, è un limite superiore per lo stress che può essere applicato a un materiale prima che si deformi in modo permanente. Questo limite è misurato in libbre per pollice quadrato (psi) o Newton per metro quadrato, noti anche come pascal (Pa).
Il limite elastico è una funzione dell’elasticità di un materiale. L’elasticità è la capacità di un materiale di tornare alla sua forma originale, o alle sue dimensioni, dopo la rimozione di un carico o di una sollecitazione. Tutti i materiali si deformeranno quando viene applicato uno stress o un carico. La deformazione è una misura della quantità di deformazione che si verifica quando un materiale è sotto stress.
La deformazione elastica si verifica quando un materiale è esposto a basse sollecitazioni. Scomparirà dopo la rimozione dello stress e il materiale tornerà al suo stato originale. La deformazione plastica si verificherà a sollecitazioni superiori al limite elastico. Un materiale che subisce deformazioni plastiche non si riprenderà completamente e tornerà alle sue dimensioni originali dopo la rimozione dello stress.
Questa proprietà può essere illustrata usando l’esempio di una molla. Se un peso è appeso a un’estremità di una molla, con l’estremità opposta fissa, estenderà la molla. Se viene applicata una piccola quantità di peso e poi rimossa, la molla tornerà alla sua lunghezza originale. Se si applica troppo peso alla molla, questa si deformerà in modo permanente e non tornerà alla sua lunghezza originale quando viene rimosso il peso. La molla ha subito una deformazione plastica perché la sollecitazione causata dal peso ha superato il limite elastico.
I materiali hanno una relazione misurabile tra la sollecitazione applicata e la deformazione risultante. Questa relazione può essere tracciata in una curva sforzo-deformazione. La pendenza della curva sforzo-deformazione rimane costante nella regione in cui si verifica la deformazione elastica. Il limite elastico è il punto in cui la sollecitazione applicata provoca un inizio di deformazione permanente, e la pendenza della curva sforzo-deformazione cambia.
Non tutti i materiali hanno un limite elastico. La duttilità è una misura della quantità di deformazione permanente prima del cedimento completo. I materiali duttili, come l’acciaio e l’ottone, subiranno una grande quantità di deformazione plastica prima che si verifichi il cedimento definitivo. I materiali fragili, come il vetro e il cemento, mostreranno poca o nessuna deformazione plastica e spesso si verifica un cedimento completo subito dopo che è stato raggiunto un valore critico di sollecitazione. Per questo motivo, i materiali fragili in genere non hanno un punto di snervamento.