Como calcular a força do fio de titânio

Eu gostaria de usar um fio de titânio para fazer algumas jóias. Encomendei dois tipos de fio de titânio, com 0,3 mm de espessura e 0,5 mm de espessura. Ambos são de titânio de grau 1.

Como faço para calcular a força que eles terão, ou seja, a quantidade de peso que eles poderiam levantar antes de quebrar?

Eu sei que o titânio grau 1 tem uma resistência à tração de 240 MPa, mas não sei como usar essas informações para obter a quantidade de força necessária para romper o fio.

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— Ram Rachum
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Estresse = Força / Área e "resistência à tração" realmente significam "tensão de tração".

Você precisa ter cuidado com as unidades (e algumas pessoas recomendariam sempre converter tudo em "unidades SI básicas" de metros e Pascal), mas o uso de MPa e mm convenientemente fornece a força em Newtons.

A área da seção transversal do seu fio fino é $3.14 \times 0.3 \times 0.3 \,/\, 4 = 0.07065$ $0.07065 \times 240 = 16.956$ $16.956 / 9.81 = 1.73$

$4.8$

Observe que estes são apenas aproximados. Você deseja ter um fator de segurança de pelo menos 2 e talvez até 5, para que os pesos seguros sejam mais de 350 gramas e 960 gramas.

A melhor coisa a fazer seria prender algo que pesasse esse valor em um pedaço de arame, manusear com força (por exemplo, puxar o arame em vez de pegá-lo com cuidado) e convencer-se de que não vai quebrar antes de começar a criar suas jóias .

— alephzero
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Na minha opinião, não é seguro trabalhar com o UTS, porque o material se deforma permanentemente com esse estresse até pelo menos 25% do seu comprimento original.

— Sam Farjamirad

O titânio é muito próximo do plástico perfeitamente elástico, portanto o limite de tensão elástica e o UTS são quase os mesmos. Esta folha de dados asm.matweb.com/search/SpecificMaterial.asp?bassnum=mtu010 fornece o UTS como 240 MPa, mas a tensão de escoamento na faixa de 170 a 310 (ou seja, pode quebrar antes que se torne plástico - e eu já vi isso acontece em ligas de titânio de classe aeroespacial) Um fator de segurança de 5 no UTS deve ser suficiente, a menos que as jóias sejam um dispositivo essencial para a segurança! Comparar com um material dúctil como o aço macio, onde a UTS é de cerca de 850 MPa, mas a tensão de cedência é única 250.

— alephzero

… Uma vez aprendi da maneira mais difícil como podem ser as ligas de titânio "não plásticas", depois de redesenhar um sistema de contenção para usar titânio em vez de aço macio para economizar peso. A parte de contenção funcionou bem, mas após o impacto o invólucro de titânio continuou a "tocar como um sino" literalmente por vários minutos antes que a energia se dissipasse. Com aço macio, você obtém uma grande protuberância deformada plasticamente no revestimento e, após alguns segundos, não havia mais nada acontecendo.

— alephzero

O grau 1 deve alongar / alongar mais de 20% antes da fratura, sendo o grau de resistência mais dúctil e mais baixo. Como observado, a resistência ao escoamento será significativamente menor que a UTS.

— blacksmith37

@ blacksmith37 "como observado" onde? As propriedades do material que eu referenciei para o Grau 1 fornecem o UTS no meio da faixa de forças de escoamento, não "significativamente menor".

— Alephzero 21/1018