A Análise de Tensão Termoelástica (TSA) é uma técnica que determina indiretamente a distribuição de tensão medindo mudanças de temperatura em materiais sob carregamento dinâmico. Os seus princípios fundamentais baseiam-se no efeito termoelástico dos materiais, envolvendo os seguintes princípios fundamentais:

1. Efeito Termoelástico (Princípio Fundamental)

O efeito termoelástico refere-se ao fenômeno ondeum material sofre pequenas mudanças de temperatura quando submetido a tensões dentro da faixa de deformação elástica, e essas mudanças de temperatura estão diretamente relacionadas ao estado de tensão.

 

Quando um material é submetido a tensão de tração, a distância entre as moléculas aumenta, a energia interna diminui e o calor é liberado (um ligeiro aumento na temperatura).

Quando submetido a tensões compressivas, a distância entre as moléculas diminui, a energia interna aumenta e o calor é absorvido (uma ligeira queda na temperatura).

Essas mudanças de temperatura são extremamente pequenas (normalmente na escala microkelvin, ou seja, \\(10^{-6}^\\circ\\text{C}\\)) e devem ser capturadas por detectores infravermelhos altamente sensíveis.

2. Primeira Lei da Termodinâmica (Conservação de Energia)

A natureza do efeito termoelástico pode ser explicada pela primeira lei da termodinâmica: durante a deformação elástica, o trabalho realizado por forças externas é convertido em energia interna do material (energia potencial elástica) e energia térmica. Sobcondições adiabáticas(carga rápida, onde o calor não tem tempo de ser trocado com o ambiente), as alterações na energia interna causadas pelas variações de tensão manifestam-se principalmente como alterações de temperatura. O relacionamento pode ser expresso como: \\(\\Delta T=-\\frac{T_0 \\alpha}{c_v \\rho} \\Delta \\sigma_{\\text{m}}\\) Onde:

 

\\(\\Delta T\\) é a mudança de temperatura, \\(\\rho\\) é a temperatura inicial, \\(\\alpha\\) é o coeficiente de expansão linear, \\(c_v\\) é a capacidade de calor específico a volume constante, \\(\\rho\\) é a densidade, e \\(\\Delta \\sigma_{\\text{m}}\\) é a mudança na tensão média (\\(\\sigma_{\\text{m}}=(\\sigma_1 + \\sigma_2 + \\sigma_3)/3\\)).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

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