Forskel mellem flydespænding og trækstyrke

Hovedforskel – flydespænding vs. trækstyrke

I materialeteknik er flydespænding og trækstyrke to egenskaber, der kan bruges til at karakterisere et materiale. Hovedforskellen mellem flydespænding og trækstyrke er, at flydespænding er den minimale spænding, under hvilken et materiale deformeres permanent, mens trækstyrke beskriver den maksimale spænding, som et materiale kan klare, før det knækker.

Spændings- og trækegenskaber for et materiale

Når et fast materiale ikke udsættes for nogen ydre kræfter, vibrerer alle de molekyler, der udgør materialet, omkring deres ligevægtspositioner. Dette er den lavenergikonfiguration for molekylerne, og hvis de flyttes væk fra deres ligevægtspositioner, vil molekylerne forsøge at komme tilbage til deres ligevægtspositioner. Teknisk set er stress en måling af disse intermolekylære kræfter. Hvis materialet ikke er under acceleration, bør de intermolekylære kræfter være afbalanceret af de ydre kræfter, der virker på materialet. Derfor kan vi få en indikation af stress ved at måle de ydre kræfter, der virker på objektet. Spændingen () på en genstand er givet ved den ydre kraft på genstanden divideret med tværsnitsarealet af prøven af et materiale.

Når en genstand er under spænding, undergår den en deformation. Forspænding er en måling, der angiver ændringen i længden af et objekt divideret med den oprindelige længde. Forspænding får normalt symbolet . Hvis vi udsætter en materialeprøve for forskellige spændingsniveauer, måler de tilsvarende belastninger og derefter udarbejder en graf over spænding vs. belastning, får vi det, der kaldes en spændings-/forstrækningskurve, som er en karakteristisk kurve for et givet materiale. Nedenstående graf viser spændings-deformationskurven for et typisk duktilt materiale som f.eks. stål:

Spændings-deformationskurve for et duktilt materiale

Hvad er Yield Strength

Når spændingen på et materiale øges langsomt, kan man se, at deformationen øges proportionelt i begyndelsen. Hvis den kraft, der forårsager spændingen på materialet, fjernes, vil materialet vende tilbage til sin oprindelige form. Når et materiale er i stand til dette, siger vi, at materialet er elastisk (tænk på et elastikbånd). Hvis spændingen på materialet bliver ved med at stige, vil materialet til sidst nå et punkt, hvor det bliver så deformeret, at det, selv når de deformerende kræfter fjernes, ikke kan vende tilbage til sin oprindelige form. Den spænding, ved hvilken et materiale ophører med at opføre sig elastisk, kaldes flydespændingen. Når materialet ikke er i stand til at vende tilbage til sin oprindelige form, siger vi, at materialet er plastisk.

Hvad er trækstyrke

Sæt, at man bliver ved med at øge kræfterne på materialet ud over flydespændingen. Materialet bliver ved med at deformere sig, og til sidst bliver kræfterne mellem molekylerne ikke i stand til at modvirke de ydre kræfter, og materialet går i stykker. Den maksimale spænding, som materialet kan klare, før det bryder, kaldes trækstyrke eller brudstyrke.

Når man ser på spændings-/forstrækningskurven ovenfor, ser det ud til, at spændingen falder, efterhånden som materialet bliver ved med at strække sig. Dette skyldes, at de definitioner af spænding og deformation, der anvendes til at tegne disse diagrammer, ikke tager højde for de ændringer i arealet, der sker, når kræfterne påføres materialet. I stedet antages det her, at arealet forbliver konstant. Denne type definition af spænding, som ikke tager hensyn til ændringer i arealet, kaldes teknisk spænding. Hvis der tages hensyn til ændringen i arealet, viser spændings-/forstrækningskurven, at når materialet bliver ved med at strække sig, stiger spændingen også. Den definition af spænding, der tager hensyn til den kontinuerlige ændring i arealet, kaldes sand spænding.

Forskellen mellem flydespænding og trækstyrke

Definition:

Flydespænding er den spænding, der får et materiale til at miste sin elastiske opførsel.

Trækstyrke er den maksimale spænding, som et materiale kan klare, før det knækker.