Esta seção do site apresenta uma visão geral do que são os módulos elásticos e a relevância destas propriedades para a ciência e engenharia de materiais. Também são apresentados os diferentes métodos de caracterização, tanto destrutivos quanto não destrutivos, bem como discutidos os pontos fortes e fracos de cada tipo e de suas variações. O intuito deste conteúdo é proporcionar para o engenheiro ou pesquisador as informações básicas sobre os módulos elásticos, com enfoque especial nos métodos de medida, visando facilitar a caracterização e utilização do conhecimento destas propriedades, que são fundamentais para todas as classes de materiais.

Muitos materiais, quando em serviço, são submetidos a forças ou cargas, como por exemplo, a liga de alumínio a partir da qual a asa de um avião é construída e o aço empregado no eixo de um automóvel. Nestas situações é necessário conhecer as características do material, dentre estas os módulos elásticos, para se projetar as peças e dispositivos de tal forma que qualquer deformação resultante seja previsível e não excessiva ao ponto de ocorrer deformações plásticas, fadiga acelerada ou mesmo fratura.

O comportamento mecânico de um material depende em grande medida de sua resposta (ou deformação) à carga ou força à que é submetido. A propriedade que correlaciona a deformação elástica com a tensão é o módulo elástico, que terá diferentes definições dependendo do tipo de esforço aplicado. Além dos módulos elásticos, outras propriedades são igualmente importantes, como por exemplo, a resistência mecânica e a ductilidade, no caso de materiais metálicos.

A medição das propriedades mecânicas é realizada através de experimentos de laboratório cuidadosamente programados, de acordo com condições regidas por normas. No caso específico dos módulos elásticos, os métodos empregados podem ser dinâmicos, através de vibrações com diminutas amplitudes de deformação, ou estáticos, que submetem o corpo de prova a uma tensão conhecida e simultaneamente mensuram a deformação induzida. Estes ensaios podem ser conduzidos tanto em temperatura ambiente como em altas temperaturas com ou sem atmosfera controlada.

O conhecimento dos módulos elásticos é alvo da atenção de diversos profissionais (por exemplo, produtores e consumidores de materiais, organizações de pesquisa, agências governamentais), com necessidades e aplicações distintas. Consequentemente torna-se necessário que haja uma consistência na maneira segundo a qual os ensaios são conduzidos e na interpretação de seus resultados. Essa consistência é obtida mediante o uso de técnicas de ensaio padronizadas. O estabelecimento e a publicação dessas normas padrão são frequentemente coordenados por sociedades profissionais. No Brasil a ABNT (Associação Brasileira de Normas Técnicas) e nos Estados Unidos a ASTM (American Society for Testing and Materials), entre outras, são responsáveis pela padronização dos ensaios de materiais. Suas publicações são atualizadas anualmente e uma série de normas está relacionada à determinação dos módulos elásticos.

Frequentemente, os materiais são selecionados para aplicações estruturais devido às suas combinações desejáveis de características mecânicas, como por exemplo, rigidez (módulos elásticos), resistência mecânica, durabilidade e economia dos recursos energéticos. O papel dos engenheiros estruturais é o de determinar as tensões e as distribuições de tensões nos materiais que estão sujeitos a cargas bem definidas. Isto pode ser obtido mediante técnicas experimentais e/ou através de análises teóricas e matemáticas de tensão que dependem do conhecimento dos módulos elásticos. Engenheiros de materiais e engenheiros metalúrgicos, por outro lado, estão preocupados com a produção e fabricação de materiais para atender as exigências de serviços conforme previsto por essas análises de tensão. Isso envolve necessariamente uma compreensão das relações entre a microestrutura (isto é, as características internas) dos materiais e suas propriedades mecânicas, que estão diretamente correlacionadas com os módulos elásticos, permitindo que a caracterização destas propriedades seja utilizada para além do projeto, também no controle de qualidade.

Esta seção do site é um resumo de parte do Informativo Técnico-Científico ITC-ME/ATCP: Módulos elásticos: visão geral e métodos de caracterização.