18-11-2025-Materials Technologies - Tensile Testing

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ENGLISH

18-11-2025-Materials Technologies - Tensile Testing [EN]-[IT]
With this post, I would like to provide a brief introduction to the topic mentioned above.
(lesson/article code: EX_LZ_25)

Image created with artificial intelligence, the software used is Microsoft Copilot

Introduction
The tensile test is a test performed to evaluate the mechanical properties of a material subjected to tensile stress. This test is useful for understanding the strength, elasticity, and behavior of the material.
The key parameters that can be determined through this test are:

• The modulus of elasticity (E), which measures the stiffness of the material.
• The yield point, which is the point at which the material changes from elastic to plastic behavior.
• The tensile strength, which is the maximum stress that can be tolerated before breaking.
• The percentage elongation, which is the material's ability to deform before breaking.
• The necking, which is the reduction in cross-section at the breaking point.
  These data are essential for the design of structural components.

Strain ε
Strain is usually denoted by the letter ε and measures how much the specimen elongates compared to its initial length. ε therefore provides information on the change in shape. Changes can occur in the elastic range and are small and reversible, or they can occur in the plastic range, which is permanent. Regarding the unit of measurement, ε is dimensionless, often expressed in %.

The Tension σ
The tension (also called stress) is usually denoted by the letter σ and measures the force acting per unit area. σ represents the intensity of the internal stress that the bonds of the material must withstand to resist the external force. The unit of measurement for σ is MPa (N/mm²).

Exercise
Through a tensile test on a cylindrical specimen with a diameter of 15 mm and a working length of 50 mm.
Below is the table of tests:

Let's try to determine the σ-ε law graphically.
First, let's remember how to calculate ε (strain) and σ (stress).

Development
Data:
Cylinder with d0=15 mm and L=50 mm
The measurements of F and L are in the table.
Now, let's take a sector of the table as an example, the one with F=64.86 kN and γ=57.83 mm, and try to calculate the strain and stress for those data. We'll first calculate the initial cross-section, then the elongation, the elongation ratio, then the strain and the nominal and actual stress.

The initial cross-sectional area is calculated as follows:

The elongation (formula a) and the elongation ratio (formula b) are calculated as follows: manner

Nominal and actual strain
With formula c, we calculate the nominal strain, while with formula d, we calculate the actual strain.

Nominal and Actual Voltage
We use formula e to calculate the nominal voltage, while formula f to calculate the actual voltage.

So, F = 64.86 kN and L = 57.83 mm, we obtain ε = 0.1455 and σ = 424.5 MPa.
For each pair of data, we must always proceed in the same way: that is, we calculate e and ε from the ratio L/L0, then we calculate s from F/A0, and finally σ = s(1+e)

Graphical Result
Below is the graph with the actual strain on the x-axis and the actual stress on the y-axis.

From the graph, we note that the initial section slopes upward, with the stress increasing as the material hardens.

Up until σ is approximately 550/560 MPa and ε is approximately 0.33/0.35, the strain is essentially uniform, then a final sharp drop occurs. This means that necking appears after the peak. The cross-section no longer reduces uniformly, but rather forms a neck.

Conclusions
We can conclude by saying that strain measures how much a component changes size/shape under load and is the bridge between applied loads (stresses) and material response. The σ–ε (real) curve describes work hardening and necking, and therefore large-scale plasticization.

Question
Regarding tensile testing, we can say that there is scientific evidence dating back to the 1600s, with studies conducted by Leonardo and Galileo.
But did you know that 1800 is an important date? Did you know that tensile testing took on a certain scientific importance in the 19th century because Thomas Young introduced the elastic modulus in 1807, making the elastic stress–strain relationship quantitative?

ITALIAN

18-11-2025-Tecnologie dei materiali - La prova di trazione [EN]-[IT]
Con questo post vorrei dare una breve istruzione a riguardo dell’argomento citato in oggetto
(codice lezione/articolo: EX_LZ_25)

immagine creata con l’intelligenza artificiale, il software usato è Microsoft Copilot

Introduzione
La prova di trazione è un test che si esegue per valutare le proprietà meccaniche di un materiale sottoposto ad uno sforzo di trazione. Questo test è utile per comprendere la resistenza, l’elasticità ed il comportamento del materiale.
I parametri chiave che si possono determinare attraverso questa prova sono:
-Il modulo di elasticità (E) il quale misura la rigidità del materiale.
-Il limite di snervamento, cioè il punto in cui il materiale passa da comportamento elastico a plastico.
-La resistenza a trazione, cioè il massimo sforzo sopportabile prima della rottura.
-L’allungamento percentuale che sarebbe la capacità del materiale di deformarsi prima di rompersi.
-La strizione, ovvero la riduzione della sezione trasversale al punto di rottura.
Questi dati sono essenziali per la progettazione di componenti strutturali.

La deformazione ε
La deformazione è solitamente indicata con la lettera ε e misura quanto si allunga il provino rispetto alla sua lunghezza iniziale. ε quindi fornisce informazioni sulla variazione di forma. Le variazioni possono avvenire nel campo elastico e sono piccole e reversibili, oppure possono avvenire nel campo plastico, cioè possono essere permanenti. Per quanto riguarda l’unità di misura, ε è adimensionale, spesso espressa in %.

La tensione σ
La tensione (chiamata anche stress) è solitamente indicata con la lettera σ e misura quanta forza agisce per unità di superficie. σ rappresenta l’intensità dello sforzo interno che i legami del materiale devono portare per resistere alla forza esterna. Per quanto riguarda l’unità di misura di σ, essa si misura in MPa (N/mm²).

Esercizio
Attraverso una prova di trazione su un provino cilindrico di diametro di 15 mm e lunghezza utile di 50.
Qui di seguito la tabella delle prove:

Proviamo a determinare graficamente la legge σ-ε.
Innanzitutto ricordiamo come poter calcolare ε (deformazione) e σ (tensione)

Sviluppo
Dati:
Cilindro con d0=15 mme L=50mm
Le misure di F e L sono in tabella
Prendiamo ora per esempio un settore della tabella, quello con F=64,86 kN e 𝐿=57,83 mm e proviamo a calcolare per quei determinati dati la deformazione e lo stress. Dovremo innanzitutto calcolare la sezione iniziale, poi l’allungamento, il rapporto di allungamento, poi la deformazione e la tensione nominale e reale.

La sezione iniziale si calcola nella seguente maniera:

L’allungamento (formula a) e il rapporto di allungamento (formula b) si calcolano nella seguente maniera

Deformazione nominale e reale
Con la formula c calcoliamo la deformazione nominale, mentre con la formula d calcoliamo la deformazione reale.

Tensione nominale e reale
Con la formula e calcoliamo la tensione nominale, mentre con la formula f calcoliamo la tensione reale.

Quindi F=64,86 kN e L=57,83 mm si ottengono ε = 0,1455 e σ = 424,5 MPa.
Per ogni coppia di dati si deve procedere sempre allo stesso modo, cioè si calcola e ed ε dal rapporto L/L0, poi ci calcoliamo s da F/A0 e infine σ = s(1+e)

Risultato Grafico
Qui di seguito il grafico con la deformazione reale sulle ascisse e la tensione reale sulle ordinate.

Dal grafico notiamo che il tratto iniziale va in salita, la tensione cresce perché il materiale incrudi­sce.
Fino a quando σ vale circa 550/560 MPa e ε circa 0,33/0,35 la deformazione è sostanzialmente uniforme, poi avviene una caduta brusca finale. Questo significa che dopo il picco compare la strizione (necking). La sezione non si riduce più in modo uniforme ma si forma un collo.

Conclusioni
Possiamo concludere dicendo che la deformazione misura quanto un componente cambia dimensione/forma sotto carico ed è il ponte tra carichi applicati (tensioni) e risposta del materiale. Con con la curva σ–ε (reale) viene descritto l’incrudimento e la strizione, quindi le grandi plasticizzazioni.

Domanda
Per quanto riguarda la prova di trazione possiamo dire che ci sono prove scientifiche risalenti al 1600, con studi fatti da Leonardo e Galileo.
Sapevate però che è il 1800 ad essere una data importante? Sapevate che le prove di trazione nel 1800 assumono una certa importanza scientifica in quanto Thomas Young introdusse, nel 1807, il modulo elastico, rendendo quantitativa la relazione tensione–deformazione elastica?

THE END