Rozdíl mezi mezí kluzu a pevností v tahu

Hlavní rozdíl – mez kluzu vs. pevnost v tahu

V materiálovém inženýrství jsou mez kluzu a pevnost v tahu dvě vlastnosti, které lze použít k charakterizaci materiálu. Hlavní rozdíl mezi mezí kluzu a pevností v tahu spočívá v tom, že mez kluzu je minimální napětí, při kterém se materiál trvale deformuje, zatímco pevnost v tahu popisuje maximální napětí, které materiál snese, než se poruší.

Napětí – deformační charakteristiky materiálu

Když na pevný materiál nepůsobí žádné vnější síly, všechny molekuly, které materiál tvoří, kmitají kolem svých rovnovážných poloh. Jedná se o konfiguraci s nejnižší energií pro molekuly, a pokud by došlo k jejich vychýlení z rovnovážné polohy, molekuly by se snažily dostat zpět do rovnovážné polohy. Technicky vzato je napětí měřením těchto mezimolekulárních sil. Pokud na materiál nepůsobí zrychlení, pak by měly být mezimolekulární síly vyrovnány vnějšími silami, které na materiál působí. Proto můžeme získat údaj o napětí měřením vnějších sil působících na objekt. Napětí () na objektu je dáno podílem vnější síly působící na objekt a plochy průřezu vzorku materiálu.

Pokud je objekt pod napětím, dochází k jeho deformaci. Deformace je měření, které udává změnu délky objektu vydělenou původní délkou. Deformace se obvykle označuje symbolem . Pokud vzorek materiálu vystavíme různým úrovním napětí, změříme odpovídající deformace a poté vytvoříme graf závislosti napětí na deformaci, získáme tzv. křivku napětí-deformace, což je charakteristická křivka pro daný materiál. Následující graf ukazuje křivku napětí – deformace pro typický tvárný materiál, jako je ocel:

Křivka napětí – deformace pro tvárný materiál

Co je mez kluzu

Pokud se napětí na materiálu pomalu zvyšuje, můžete si všimnout, že deformace se na začátku úměrně zvyšuje. Kdybychom odstranili sílu, která způsobuje namáhání materiálu, pak by se materiál vrátil do původního tvaru. Když je toho materiál schopen, říkáme, že je pružný (představte si gumičku). Pokud by se napětí v materiálu stále zvětšovalo, pak by materiál nakonec dosáhl bodu, kdy by se zdeformoval natolik, že ani po odstranění deformujících sil by nebyl schopen vrátit se do původního tvaru. Napětí, při kterém se materiál přestane chovat pružně, se nazývá mez kluzu. Když se materiál není schopen vrátit do původního tvaru, říkáme, že je plastický.

Co je to pevnost v tahu

Předpokládejme, že na materiál stále zvyšujeme síly až za mez kluzu. Materiál se stále deformuje a nakonec síly mezi molekulami přestanou být schopny čelit vnějším silám a materiál se přetrhne. Maximální napětí, které materiál snese, než se přetrhne, se nazývá pevnost v tahu nebo mez pevnosti.

Pokud se podíváte na výše uvedenou křivku napětí a deformace, zdá se, že napětí klesá, jak se materiál stále prodlužuje. Je to proto, že definice napětí a deformace používané pro kreslení těchto diagramů neberou v úvahu změny plochy, ke kterým dochází při působení sil na materiál. Místo toho se zde předpokládá, že plocha zůstává konstantní. Tento typ definice napětí, který nezohledňuje změny plochy, se nazývá inženýrské napětí. Pokud je změna plochy zohledněna, pak křivka napětí a deformace ukazuje, že s tím, jak se materiál stále prodlužuje, roste i napětí. Definice napětí, která zohledňuje průběžnou změnu plochy, se nazývá pravé napětí.

Rozdíl mezi mezí kluzu a pevností v tahu

Definice:

Mezí kluzu je napětí, při kterém materiál ztrácí svou pružnost.

Pevnost v tahu je maximální napětí, které materiál snese, než se poruší.

.