Notiuni privind principalele proprietati fizico-mecanice ale materialelor, conexe modului de comportare la foc

NOTIUNI PRIVIND PRINCIPALELE PROPRIETATI FIZICO-MECANICE ALE MATERIALELOR, CONEXE MODULUI DE COMPORTARE LA FOC

1.1 SCHIMBAREA STARII DE AGREGARE

In general,in natura substantele se pot gasi in stare solida,lichida sau gazoasa in raport cu fortele de coeziune intermoleculara care scad,de la starea solida la cea lichida si la cea gazoasa.Ca urmare,

corpurile solide se caracterizeaza prin volum si forma determinate,substantele lichide isi pastreaza volumul constant si curg,iar cele gazoase ocupa intregul volum disponibil,functie de densitatea specifica.

Multe substante sub influenta temperaturii si presiunii pot trece dintr-o stare de agragare in alta prin fenomele de topire si vaporizare,condesare si solidificare sau prin sublimare si desublimare.

De exemplu,gheata prin topire se transforma in apa si prin vaporizare in vapori de apa,iar in sens invers prin condensare in vapori in apa lichida si prin solidificare in gheata.Daca in primul flux de transformari se absoarbe caldura ,in al doilea flux se cedeaza caldura.

Fenomenele de trecere a substante dintr-o stare in alta au loc potrivit unor legi valabile,atit pentru topire,cit si pentruvaporizare,cum sunt:

- topirea si vaporizarea substantelor pure,la presiune constanta,se produc la temperature bine determinate,constante si caracteristice fiecarui substante;

- schimbarea starii de agregare a unei unitati de masa dintr-o substanta necesita o cantitate de caldura determinanta,denumita cadura latenta specifica de transformare (topire,solidificare,vaporizare,condensare).

Prin topire,majoritatea substantelor isi maresc volumul,cu exceptia ghetii care si-l reduce.La vaporizare,marirea volumului este mult accentuate.De exemplu,apa isi mareste volumul de circa 1700 de ori,absorbind la vaporizare o caldura specifica de 538,7 cal/g,la care se adauga aproximativ 85 calorii pentru a ajunge la fierbere,deci 623,7 cal/g.

Aceasta proprietate a apei o recomanda ca substanta de stingere a incendiilor foarte eficienta prin efectele de racire,inabusire,daca este folosita sub forma de jet compact si de dislocare.

Unele corpuri,ina la presiune atmosferica,trec direct din starea solida in vapori prin fenomenul de sbulimare,cum sunt iodul ,acidul benzonic,pentasulfura de fosfor,zapada carbonica (dioxidul de carbon lichefiat) clorura de amoniu etc.

Totodata sunt materiale (lemnul,hirtia etc.) care prin incalzire,in lipsa oxigenului initial se descompun,dind nastere la diferite substante,unele fiind combustibile,care se pot aprinde ulterior foarte usor.

De asemenea,multe aliaje se topesc la temperaturi reduse fata de temperaturile de topire ale substantelor componente.Pe acest fenomen se bazeaza constructia unor detectoare de incendiu si capete de pulverizare tip sprinkler realizata din aliaje cutectice (Daracet,Lipowitz,Wood,Rose etc.).

In tabelul XIV-1.1 se arata temperaturile de topire a unor substante.

Temperatura de topire a unor substante

In cazul amestecurilor de substante lichide,punctele de fierbere si implicit vaporizarea lor,au loc la praguri de temperature stabilite pentru fiecare substanta,semnificativ fiind in acest sens procesul de distilare fractionata a produselor petroliere.

Punctual de fierbere variaza direct proportional in functie de presiunea existenta la suprafata lichidului.De exemplu,in cazanul cu abur,fierberea incepe la peste cu 100°C,iar intr-o coloana,de distilare in vid,fenomenul are loc sub temperaturile determinate la presiunea atmosferica.

Evaporarea este tot o vaporizare,care are loc insa la suprafata unui lichid,la orice temperatura cuprinsa intre cea de solidificare si cea de fierbere ,daca presiunea vaporilor lichidului considerat in spatiul de deasupra lichidului este inferioara presiunii vaporilor saturati ai acestui lichid si daca presiunea atmosferica depaseste aceasta presiune a vaporilor saturati (pentru a nu avea loc fierberea).

Viteza de evaporare se poate calcula cu urmatoarea formula empirica stabilita de Dalton:

v=KS(pm-p) [cm³/s];

H

K – constanta care depinde factori externi;

S – suprafata libera a lichidului [cm²];

H – valoarea presiunii atmosferice [mm Hg];

pm -valoarea presiunii vaporilor nesaturati ai lichidului,existenti la suprafata lui [mm Hg];

p – valoarea presiunii lichidului considarat in spatiul de deasupra lichidului [mm Hg].

Punctul triplu al apei reprezinta o stare unica a acesteia,in care gheata,apa si vaporii pot exista simultan in echilibru.Starea corespunde presiunii de 4,57 mm Hg si temperaturii de 0,0075°C.Punctul 0 este punctul triplu.Intre curbele OP si Om apa se afla in stare lichida,intre curbele On si OP ca gheatza,iar sub curbele On si OM apa exista in stare de vapori.

Umiditatea relativa U reprezinta raportul dintre masa m a vaporilor de apa dintr-un volum dat din atmosfera si masa M de vapori de apa,care ar satura atmosfera in aceleasi conditii,adica:

U= m

M

Intrucit vaporii asculta aproximativ de legea Boyle-Mariotte,rezulta:

p_s

p – presiunea partiala a vaporilor de apa prezenti in atmosfera [at];

p_{s –} presiunea vaporilor saturati la temperature aerului [at].

Lichefierea gazelor se realizeaza in multe cazuri prin comprimare izotermica pina se ajunge la starea critica cind toata masa gazului se lichefiaza deodata.De exemplu,starea critica a CO₂ este la temperatura critica de 31,1°C si la presiunea critica de 7,6 at.Intrucit majoritatea gazelor,intre care azotul,aerul,oxigenul,heliul etc.,au o temperatura critica scazuta ,lichefierea lor se poate face prin realizarea unor amestecuri refrigirente sau prin evaporarea intensiva a unor substante.In industrie,

Lichefierea gazelor se face prin metoda detentei,bazata pe proprietatea gazelor de a se raci la destindere brusca.

1.2. DILATAREA CORPURILOR SOLIDE SI LICHIDELOR

Sub efectul temperaturilor in crestere corpurilor se dilata,iara daca temperaturile scad corpurile se contracta indiferent de starea lor de agregare.Variatiile mai mari au loc in mai mari au loc in directiile dimensiunilor predominante ale corpurilor.

In cazul barelor,grinzilor si altor corpuri avind lungimea ca dimensiune predominanta ,dilatarea liniara se exprima prin relatia:

∆1 = x1₀ ∆t sau l_t= l_o ( l + xΔt);

∆1 = l_t - l_o – modificarea lungimii sub efectul variatiei temperaturii Δt ;

l_o – lungimea initiala [m];

l_t - lungimea finala (la temperature t),[m];

x – coeficientul de dilatare liniara.

In tabelul XIV 1.2 se arata coeficientii de dilatare a unor substante.

Coeficientii de dilatare liniara a unor substante

Corpurile solide de diferite nature se caracterizeaza si prin coeficientul de dilatare in volum x_v.

Intrucit acest coeficient se schimba putin cu temperatura,in apropierea lui 0°C,relatia de modificare a volumului se poate scrie:

V=V₀ (1+x_vt );

x_v ≈ pentru corpurile isotope,care au aceleasi proprietati in toate directiile,sau:

x_v ≈ x₁ + x₂ + x₃ pentru corpurile solide anizotrope,coeficientii x₁ , x₂ si x₃ fiind coeficienti de dilatare liniara pe 3 directii care formeaza doua cite doua unghiuri de 90°C.

Un vas gol,confectionat dintr-un material oarecare,se dilata la fel ca atunci cind spatiul din interiorul sau ar fi ocupat de materialul vasului.

In cazul dilatarii termice apar forte insemnate.Astfel,la dilatarea termica a unei bare,aflata initial la 0°C datorita alungirii ∆1=1xΔt apare o forta :

F= SEx∆t;

F – forta care se exercita pe suprafata S[ N ] ;

E – modulul lui Young,de elasticitate;

Aceeasi forta trebuie aplicata la captele barei pentru a impiedica contractarea ei la revenirea la 0°C.

Asemanator pentru a opri dilatarea unei bare,trebuie aplicata o forta care sa comprime bara,la temperature t,de la lungimea l₀ (1+x1),pina la lungimea l₀ exprimata prin relatia:

F=SE. xt.

1+xt

Datorita cresterii temperaturii rezultate in caz de incendiu si dilatarii corpurilor,pot sa apara fenomene negative cum sunt:

- fisurarea conductelor metalice sau caderea lor de pe reazeme,aparitia scurgerilor de produse din retelele de transport si utilajele de vehiculare ca urmare a neetansitatilor aparute,indeosebi la armature din materiale diferite;

- deplasarea de pe reazame a unor elemente de rezistenta ale constructiilor (ferme,grinzi,estacade etc.);

- distrugerea unor structuri,mai ales metalice,ca urmare a eforturilor mari aparute pe unele directii ale nodurilor acestora;

- imposibilitatea inchiderii unor usi,clapete si alte elemente de protectie deformate de temperatura;

- modificarea ceartamentului liniilor de cale ferata sau metrou;

- marirea peste limitele admise a axelor (arborilor ) unor utilaje dinamice;

- cedarea unor rezervoare si vase cu produse inflamabile la care coeficientii de dilatare pe diferite directii ai peretilor si fundurilor sunt mari,iar rezistenta sudurilor si imbinarilor nu este corespunzatoare.

In domeniul prevenirii incendiilor fenomenul de dilatare este aplicat si in scopuri utile,cum este cazul detectoarelor de incendiu pe principiul lamei bimetalice sai din aliaje eutectice ori cu recipient de aer,capetelor de pulverizare tip spinckler cu fuzibil din aliaj eutectic sau cu capsula (bulb) cu lichid.

Dilatarea lichidelor se caracterizeaza cu ajutorul coeficientului de dilatare in volum,care are valori mult mai mari la lichide decit la solide.

Pentru intervale limitate de temperatura,coeficientul de dilatare x poate fi considerat constant si inlocuit cu valoarea lui medie pe domeniul considerat.Astfel,in vecinatatea lui 0°C,de exemplu,relatia de dilatare se poate scrie:

V=V₀(1+xt);

V_o – valoarea volumului de lichid la 0sC [m³];

V - valoarea volumului [m³] la temperatura t;

x - valoarea coeficientului de dilatare in vecinatatea lui 0sC.

Experimental se poate masura intotdeauna un coeficient de dilatare aparenta a lichidului (a) prin metoda picnometrului.Intre acest coeficient de x dilatare apatenta a lichidului si coeficientul de dilatare in volum x,al materialului din care este facut vasul exista relatia aproximativa:

x ≈ a+x_c.

Concomitent cu dilatarea reala a lichidului,independent de ce se intimpla cu vasul care-l contine,are loc o modificare a densitatii lichidului a carei masurare permite determinarea coeficientului de dilatare termica,folosind relatia:

p= p₀

1+xt

p – densitatea lichidului la temperatura t [kg/m³ sau g/cm³];

p₀ – densitatea lichidului la 0sC [kg/m³ sau g/cm³].

Apa prezinta o comportare „anormala” in variatia densitatii ei cu temperatura:

- de la 0sC la 3,98s apa se contracta cu cresterea temperaturii;

- la 3,98sC densitatea apei are un maxim (p=1,000 g/cm³),apoi scade continuu;

- la 10sC densitatea este de aproximativ 0,997 g/cm³ .

Cresterea presiunii la volum constant este mai mare la lichide decit la gaze,ceea ce explica faptul ca un vas umplut complet cu lichid explodeaza cu usurinta la incalzirea lui.

Presiunea moleculara interna de la suprafata lichidului este foarte ridicata si ca urmare a lichidele sunt practic incompresibile.De exemplu la suprafata unui mol de apa (V=10 cm³) se exercita o presiune de 17.000 at.

Tensiunea superficiala a lichidelor scade odata cu cresterea temperaturii,intrucit la temperaturi mai ridicate moleculele posedind o energie cinetica medie mai mare,se dimineaza efectul atractiei moleculare interne.De asemenea tensiunea superficiala depinde de mediul cu care se afla in contact lichidul.De exemplu,apa in contact cu aerul are tensiunea superficiala de 73dyn/cm,iar in contact cu cloroformul 29dyn/cm.Existenta tensiunii superficiale la lichide permite formarea spumelor folosite in stingerea incendiilor care sunt de faptaglomerari de bule de gaz (aer) sub stratul superficial al apei.

Presiunea conditionata de tensiunea superficiala intr-o bula de aer sferica,de raza 10^-2 mm,aflata sub suprafata apei ,este de aproximativ 0,06 at.

1.3 Proprietati termice ale gazelor

Comportarea gazelor la variatiile de temperatura constanta are loc dupa legea lui Gay-Lussac,exprima prin relatia:

ΔV= xΔt sau V=V₀ (1+xΔt);

V₀

ΔV = V-V₀ – variatia volumului datorita dilatarii gazelor;

V₀ – volumul initial [m³];

V – volumul final [m³];

x – constanta universala,coeficientul de dilatare a gazelor sub presiune:

x= 1 grd^-1 ;

273,15

Δt =t-t₀ variatia temperaturii [°C].

In conditiile incalzirii gazelor sub volum constant,variatia presiunii este redata de legea lui Charles,prin relatiile:

Δ_p = βΔt sau p=p₀ (1+βΔt);

p₀

Δp = p- p₀ – variatia presiunii datorita temperaturii;

p₀ – presiunea initiala [at];

p – presiunea finala [at],

β – constanta,avind aceeasi valoare ca x;

Δt =t-t₀ – variatia temperaturii [sC].

Reducind la limita temperatura,pina cind inceteaza theoretic orice miscare moleculara a gazului perfect.presiunea p este nula,p₀ are valoare finite,iar expresia 1+βt este nula,se poate deduce theoretic temperatura t=-1=-273,15°C considerata ca

β

temperatura de origine pe scara Kelvin.In realitate aceasta temperatura de zero absolute nu poate fi atinsa.

Daca temperatura se mentine constanta,parametrii gazelor (presiunea si volumul) variaza dupa legea Boyle – Mariotte,redata prin relatia:

p₁V₁ = p₂V₂ = p_iV_i = const.

Generalizind se obtine legea gazelor perfecte a lui Clapeyron exprimata prin relatiile:

pV=p₀V₀(1+xΔt) sau pV = n RT;

R = 8,31 J/grd.·mol – constanta universala a gazelor;

n – numarul de moli (n=m),in care m este masa gazului,iar M masa lui moleculara.

M

Considerind ca parametrii initiali ai cazului p₀,V₀ si t₀ ,si inlocuind pe t=T-273,15 rezulta relatia simplificata exprimata in grade Kelvin:

pV=p₀V₀=const ori p = pM;

T T RT

p este densitatea gazului (p=m).

V

In realitate gazele se comporta putin diferit,mai ales la presiuni foarte mari,cind produsul p V nu mai ramine constant,ci creste in raport cu presiunea.Van der Waals a stabilit ca urmatoarea ecuatie termica de stare a gazelor reale:

(p+n²a)(V-nb)=nRT;

V²

a si b – constante pozitive,caracteristice fiecarui gaz;

n²a – presiunea interna a gazului;

V²

T – temperature absoluta [K].

Presiunea exercitata de un gaz perfect este direct proportionala cu numarul de molecule din unitatea de volum a gazului si cu energia cinetica medie a moleculei in gaz.Se exprima prin relatia:

p=2·N·S;

3 V

N – numarul de molecule (N=nM); M este numarul lui Avogadro si este egal cu 6,023·10²³mol^-1;

S – energia cinetica a moleculei [J];

S=mV² = 3 . R . T =3 . kT;

2 2 M 2

k – constanta lui Boltzman:

k=1,38·10^-23 J/K.

Energia interna (U) a unui gaz perfect monoatomic este direct proportionala cu temperatura absoluta a gazului si cu cantitatea de gaz,darn u depinde nici de volumul ocupat de gaz si nici de presiune.Astfel:

U=3 . NKT = 3 . nRT.

2 2

Cunoasterea proprietatilor termice ale gazelor in activitatea de prevenire si stingere a incendiilor permite luarea unor masuri eficiente in diferite situatii,cum sunt: evaluarea pericolului prezentat de cresterea presiunii gazelor lichefiate sau comprimate sau a volumului gazelor,sub efectul temperaturii,indeosebi in caz de incendiu,stabilirea limitelor maxime de umplere a buteliilor,cisternelor,etc. in raport cu natura gazelor,conditiile de transport si stocare si rezistenta recipientelor,determinarea consumului si rezervei de oxygen sau aer comprimat din buteliile aparatelr autonome de respirat ori de inhalat.De asemenea,se desprinde utilitatea verificarii functionarii aparaturii de masura si control (manometre,termometre,etc.) de pe sistemele de vehiculare,compresare si depozitare a gazelor,a supapelor si membranelor de siguranta,precum si a mijloacelor de racire cu care sunt echipate.

De exemplu,coeficientul de umplere N [kg/l] pentru butelii de gaze lichefiate de unele substante sunt:

0,42 la acid clorhidric;

0,75 la dioxid de carbon;

0,51 la amoniac;

0,68 la hidrogen sulfurat;

0,76 la oxid de etilina;

0,40 la propan;

0,40 propilena.

1.4 SCHIMBUL DE CALDURA

Schimbul de caldura este un transfer de energie intre sisteme,care nu se datoreste schimbului de lucru mecanic.

Raportul dintre lucrul mechanic L,si cantitatea de caldura Q este constant si reprezinta echivalentul mecanic al cantitatii de caldura J,determinat prima oara de Joule si are valoarea:

J = (4,1855+0,0004) [J/cal].

Cresterea temperaturii Δt a unui corp se poate determina cu relatia:

Δt=Q;

Mc

Q – caldura absorbita [kcal/h];

m – masa corpului [kg];

c – caldura specifica a corpului [J/kg·grd sau cal/g·grd].

Caldura specifica a unor corpuri

Intre unitatile de caldura exista relatia: 1cal=4,1855 J.

Conductibilitatea termica reprezinta o proprietate importanta a metarialelor de care trebuie sa se tina seama in analiza comportarii lor la foc,aceasta depinzind de natura materialelor respective si se caracterizeaza prin coeficientul de conductivitate λ al fiecaruia.

In general,metalele si aliajele acestora au cel mai ridicat coeficient de conductivitate termica.Lichidele cu exceptiamercurului au o conductibilitate termica foarte scazuta.De asemenea,la majoritatea gazelor coeficientului λ este mai mic ca la multe materiale termoizolatoare,exeptie facind de exemplu aerul la care λ este mai mare de citeva ori fata de cel al unor izolanti termici.

Semnificative sunt in acest sens valorile coeficientului de conductivitate termica λ (in kcal/m·h·°C) pentru: aluminiu tehnic 175,alama 96,cupru tehnic 300, duraluminiu 137, fier tehnic 40-50,plumb 300,beton armat 1,37 , caramida 0,3-0,4 , linoleum 0,15 , lemn de stejar 0,3 ,pamint 1,1 ,sticla obisnuita 0,34 ,hirtie obisnuita 0,12 ,pluta placi, 0,036 – 0,054,vata de sticla 0,044-0,051,vata de azbest 0,05, placaj 0,13 ,apa 0,5-0,6 ,alcool 0,16 ,mercur 8,0 ,ulei de transformator 0,1 ,aer 0,5-0,6 , hidrogen 0,15-0,35, dioxid de carbon 0,012-0,020 ,abur 0,17-0,42.

Proprietatea materialelor de a transmite caldura prin conductibilitatetermica poate duce la crearea de situatii negative,cum sunt: supraincalzirea partiala a unor elemente metalice dintr-o incapere si incendierea materialelor combustibile ca urmare a operatiunilor de sudare sau de taiere cu flacara,

efectuate la elementele respective in alta incapere: in alta incapere; propagarea incendiului dintr-un compartiment antifoc in altul prin usi sau clapete metalice neizolate termic; supraincalzirea suprafetelor exterioare ale unor utilaje dinamice ca urmare a frecarii,patinarii sau altor defectiuni si aprinderea pulberilor combustibile depuse pe acestea; termodegradarea in timp si aprinderea elementelor de constructii combustibile aflate in contact cu suprafetele burlanelor sau cosurilor de fum ale mijloacelor de incalzire.

Desigur,folosirea materialelor termoizolatoare impiedica transmiterea caldurii prin conducte,iar la foc cele incombustibile se comporta foarte bine,insa cele combustibile dupa ce se aprind contribuie la dezvoltarea si propagarea incendiului.Au fost cazuri cind s-au aprins si materiale termoizolatoare apreciate ca incombustibile,datorita unor substante combustibile folosite in aplicarea acestora (straturi de vata minerala lipite cu prenadez sau a infiltratilor de produse petroliere).

Atunci cind corpurile nu sunt in contact direct,schimbul de caldura se realizeaza prin intermediul moleculelor fluidului care le desparte (apa,aer,ulei de racire,soba etc.),cantitatea de caldura transmisa si primita,depinzind de temperaturile sursei calde si a fluidului purtator,natura,viscozitatea,densitatea,

viteza si alte caracteristici,fizico-chimice ale fluidului,marimile,pozitiile relative ale suprafetelor etc.

Aceasta modalitate de transmitere a caldurii prin convectie are aplicatii practice in munca de prevenire si stingerea incendiilor.De exemplu, “ventilarea incendiilor” constituie o metoda eficienta pentru limitarea propagarii incendiilor produse,indeosebi in depozite de materiale si substante combustibile,in care se monteaza in acoperis trapa de evacuare a fumului si gazelor fierbinti,precum si in incaperi speciale de cabluri electrice unde se asigura sisteme de ventilare naturala sau mecanica.La unele incendii de padure se poate folosi metoda de stingere “foc contra foc”.

O mare parte din caldura se transmite insa prin radiatie electromagnetica ,dupa legi asemanatoare cu cele ale propagarii luminii,fasciculele de raze calorice avind viteza de 300.000 km/s.

Corpurile retin numai o parte din energia orientate spre ele,in raport cu coeficientul de absortie al acestora ,restul caldurii fiind reflectata ori absorbita de mediul dintre corpuri.

Cantitatea de caldura absorbita din radiatia calorica poate fi calculate cu relatia:

Q=cS [ ( T_c ) – ( T_r ) ⁴ ] [kcal/h];

100 100

c – constanta de radiatie a corpurilor.Pentru corpul negru:

c=4,96 kcal/m²·h·grd;

S – suprafata prin care se primeste caldura radiate [m²]’

T_c – temperatura absoluta a corpului care radiaza caldura [K];

T_r – temperatura absoluta a corpului care primeste caldura radiata [K].

Radiatia calorica poate deveni periculoasa atunci cind sursa are temperatura de peste 600-700°C,situatie frecventa in cazul incendiilor,iar corpurile sau materialele au un coeficient de absortie a caldurii cit mai apropiat de valoarea 1.Diminuarea efectului de incalzire a corpurilor se poate face prin aplicarea de vopsele ori alte finisaje in culori de albe care reflecta o cantitate mai mare de caldura,micsorindu-se astfel coeficientul de absortie sau prin marirea distantei dintre corpul cald si cel rece,ceea ce duce la dispersarea in aer a unei parti mai mari din energia calorica.De asemenea,in unele cazuri se pot reduce suprafetele ce se expun si durata schimbului de caldura,iar pe timpul incendiului se intensifica racirea cu apa.

In realitate,transmiterea caldurii nu se face numai printr-un singur mod (conductie,convectie sau radiatie),ci prin doua ori prin toate trei caile deodata.Masurile de protectie impotriva incendiilor trebuie sa vizeze determinarea modalitatilor prin care se transmite cantitatea cea mai mare de caldura si in raport cu aceasta sa se adopte solutiile eficiente.

1.5 PROPRIETATILE MECANICE ALE MATERIALELOR DE CONSTRUCTII

Dupa comportarea materialelor de constructii in urma indepartarii sarcinilor dupa care actioneaza asupra lor,se disting:

1) Materialele elastice,la care deformatiile dispar odata cu sarcinile care le-au produs.Aceasta proprietate a materialelor se numeste elasticitate.

2) Materialele plastice sunt acelea care se deformeaza fara a mai reveni dupa disparitia sarcinilor.Exemple sunt in acest sens,metale incalzite la temperatura de forjare.

3) Materialele elastoplastice sunt majoritatea materialelor de constructii .Ele se deformeaza partial elastic si partial plastic.Pe masura cresterii efortului unitar,deformatiile plastice sporesc,iar cele elastice se reduc.

In raport cu marimea deformatiilor produse inainte de rupere exista:

1) Materialele tenace,care sufera deformatii plastice mari inainte de a se rupe,cum sunt: otelurile de rezistenta mica,cuprul,aluminiul,alama etc.

2) Materialele fragile,care se deformeaza foarte putin inainte de a se rupe: otelurile de mare rezistenta,fonta,sticla,betonul,piatra etc.

In functie de valorile constantelor elastice E (modulul de elasticitate longitudinal denumit si modulul lui Young),G (modulul de elasticitate transversal) si v (coeficient de contractie universala sau coeficientul lui Poison),masurate pe directii diferite,exista:

1) Materialele isotope,care au aceleasi constante elastice pe toate directiile,structural or fiind amorfa ori cristalina foarte fina,fara directii prioritare de orientare a cristalelor,cum sunt otelurile,alama,sticla,cauciucul si multe altele.

2) Materialele anizotrope care datorita stratificatilor pe care le au,se comporta diferit pe diverse directii.

In practica,caracteristicile mecanice ale materialelor se pot modifica sensibil in functie de temperature,timp si ecruisare.

De exemplu,un otel care la temperatura de 20°C are rezistenta la rupere σ_r = 42 daN/mm²,aceasta creste,avind un maxim de ≈ 49 daN/mm² la 200-300°C,apoi coboara repede incepind de la 400°.Modulul de elasticitate E,limitele de curgere σ_c si de proportionalitate σ_p scad continuu odata cu cresterea temperaturii,in timp ce coeficientul de contractie transverasala v suferoa o usoara crestere.Gituirea specifica ψ si alungirea la rupere δ scad la inceput,avind un minim la 200-300°C,dupa care cresc mereu.

Invers,la temperaturi foarte scazute,rezistentele de rupere ale otelurilor si altor materiale cresc sensibil.La astfel de temperaturi deformatiile plastice ale otelurilor se reduc foarte mult.

Timpul indelungat de aplicare a sarcinilor modifica starea de eforturi si deformatii a pieselor.Fenomenul poarta numele de fluaj sau curgere lenta,iar in studiul acestuia,pe linga eforturile unitare si deformatii,ca principale marimi din rezistenta materialelor ,apar si parametrii specifici – timp si temperatura,iar ca marime derivata – viteza de fluaj.

Cind au loc variatii foarte mari de temperatura,indeosebi de la valori ridicate pozitive coborite,negative si invers,la intervale scurte de timp,datorita socurilor termice,apar modificari insemnate in comportarea materialelor.

Una din metodele standardizate de incercare la soc a materialelor este cea care calculeaza raportul dintre lucrul mecanic de rupere si aria sectiunii de rupere denumit rezilienta (K) si se executa cu ajutorul ciocanului pendul.Astfel,otelurile de rezistenta mare (de exemplu σ_r= 80100 daN/mm²) au rezilienta relativ mica (K=510 daJ/cm²),pe cind cele de rezistenta mica (de exemplu OL37) au rezilienta mult mai mare (K=25 daJ/cm²).La incercarea de incovoiere prin soc,folosita mai des la metale,rezilienta K se exprima direct prin energia necesara pentru rupere si se masoara in daJ.Rezulta ca otelurile de mare rezistenta nu sunt indicate penntru piese solicitate prin socuri,cum este cazul unor conducte metalice din industria petrochimica care trebuie sa lucreze la variatii bruste ale temperaturii produselor vehiculate prin aceasta.

Variatiile constantelor E,G si v pentru unele materiale