Perché lo sforzo di rottura è inferiore allo sforzo finale?

Il carico di rottura non è realmente inferiore al carico ultimo! Infatti è più alto. Allora perché il diagramma Stress-Strain dice così? Beh, l'abbiamo disegnato così!

Spero che si sia capito che stiamo parlando di materiale duttile (i materiali fragili non hanno alcuno snervamento apprezzabile, si rompono solo quando viene raggiunto lo sforzo ultimo, ragione data sotto.

Una volta che il materiale raggiunge il punto di snervamento, inizia bene, lo snervamento. In molti materiali, lo snervamento è accompagnato dall'incrudimento (Strain hardening). Se consideriamo una struttura cristallina impeccabile per il materiale prima dello snervamento, man mano che esso cede vengono introdotti alcuni difetti, chiamati dislocazioni. Queste dislocazioni impediscono la formazione di altre dislocazioni, il che significa che il materiale diventa più forte. Questa è la ragione per cui lo stress continua ad aumentare anche se la deformazione aumenta.

Ora, notate che mentre la deformazione aumenta, la sezione trasversale si riduce. Ma quando disegniamo il diagramma sforzo-deformazione stiamo ancora usando la sezione trasversale originale del materiale perché tenere traccia della sezione trasversale mentre il materiale si deforma non è facile.

Quindi, una volta che il materiale passa la regione dello sforzo ultimo, la deformazione è drastica e viene chiamata necking. Finché non inizia il necking, la distribuzione della deformazione e quindi della sollecitazione è uniforme in tutta la sezione trasversale del materiale. Ma, ad un certo punto, quando l'indurimento in un punto locale diminuisce rispetto al resto della sezione trasversale, la deformazione si concentra in quell'area. La deformazione diventa quindi localizzata (necking). Questo collo si propaga attraverso tutta l'area, e alla fine si rompe. Non conosco bene la causa esatta del necking; presumo che sia dovuto a imperfezioni nella geometria della struttura.

Così, per riassumere, se si considera l'area reale della sezione trasversale al momento della rottura, la sollecitazione alla quale si verifica la rottura è più della sollecitazione ultima.