Fő különbség – folyáshatár vs. szakítószilárdság
Az anyagtechnikában a folyáshatár és a szakítószilárdság két olyan tulajdonság, amely egy anyag jellemzésére használható. A fő különbség a folyáshatár és a szakítószilárdság között az, hogy a folyáshatár az a minimális feszültség, amely alatt egy anyag tartósan deformálódik, míg a szakítószilárdság azt a maximális feszültséget írja le, amelyet egy anyag a törés előtt elbír.
Az anyag feszültség – alakváltozás jellemzői
Amikor egy szilárd anyagra nem hat külső erő, az anyagot alkotó összes molekula az egyensúlyi helyzetük körül rezeg. Ez a molekulák számára a legalacsonyabb energiájú konfiguráció, és ha elmozdulnának az egyensúlyi helyzetükből, a molekulák megpróbálnának visszatérni az egyensúlyi helyzetükbe. Technikailag a feszültség ezeknek a molekulák közötti erőknek a mérése. Ha az anyag nincs gyorsulás alatt, akkor a molekulák közötti erőket az anyagra ható külső erőknek kell kiegyensúlyozniuk. Ezért a feszültséget a tárgyra ható külső erők mérésével kaphatjuk meg. A tárgyra ható feszültséget () a tárgyra ható külső erő és az anyagminta keresztmetszeti területe osztva adja meg.
Amikor egy tárgy feszültség alatt áll, deformáción megy keresztül. Az alakváltozás egy olyan mérőszám, amely megadja a tárgy hosszának változását osztva az eredeti hosszal. Az alakváltozásnak általában a jelet adják. Ha egy anyagmintát különböző mértékű feszültségnek teszünk ki, mérjük a megfelelő alakváltozásokat, majd elkészítjük a feszültség vs. alakváltozás grafikonját, akkor megkapjuk az úgynevezett feszültség-alakváltozás görbét, amely az adott anyagra jellemző görbe. Az alábbi grafikon egy tipikus képlékeny anyag, például acél feszültség-alakváltozás görbéjét mutatja:
Feszültség – alakváltozás görbe egy képlékeny anyaghoz
Mi a folyáshatár
Ha egy anyag feszültségét lassan növeljük, láthatjuk, hogy az alakváltozás kezdetben arányosan nő. Ha az anyagra ható feszültséget okozó erőt megszüntetnénk, akkor az anyag visszatérne eredeti alakjához. Ha egy anyag erre képes, akkor azt mondjuk, hogy az anyag rugalmas (gondoljunk csak a gumiszalagra). Ha az anyagra ható feszültség folyamatosan növekszik, akkor az anyag végül eléri azt a pontot, amikor az anyag annyira deformálódik, hogy még a deformáló erők megszüntetése után sem képes visszatérni eredeti alakjába. Azt a feszültséget, amelynél az anyag már nem viselkedik rugalmasan, folyáshatárnak nevezzük. Amikor az anyag nem képes visszatérni az eredeti alakjához, azt mondjuk, hogy az anyag képlékeny.
Mi a szakítószilárdság
Tegyük fel, hogy a folyáshatáron túl folyamatosan növeljük az anyagra ható erőket. Az anyag folyamatosan deformálódik, és végül a molekulák közötti erők már nem képesek ellensúlyozni a külső erőket, és az anyag eltörik. Azt a maximális feszültséget, amelyet az anyag a törés előtt elbír, szakítószilárdságnak vagy szakítószilárdságnak nevezzük.
Ha megnézzük a fenti feszültség-alakváltozás görbét, úgy tűnik, hogy a feszültség csökken, ahogy az anyag tovább nyúlik. Ez azért van, mert a feszültség és az alakváltozás e diagramok rajzolásához használt definíciói nem veszik figyelembe a terület változásait, amelyek akkor következnek be, amikor az erők az anyagra hatnak. Ehelyett itt azt feltételezzük, hogy a terület állandó marad. A feszültségnek ezt a fajta meghatározását, amely nem veszi figyelembe a terület változását, mérnöki feszültségnek nevezzük. Ha a terület változását figyelembe vesszük, akkor a feszültség-alakváltozás görbe azt mutatja, hogy az anyag folyamatos nyúlásával a feszültség is növekszik. Azt a feszültségdefiníciót, amely a terület folyamatos változását veszi figyelembe, valódi feszültségnek nevezzük.
A folyáshatár és a szakítószilárdság közötti különbség
Meghatározás:
A folyáshatár az a feszültség, amelynek hatására egy anyag elveszíti rugalmas viselkedését.
A szakítószilárdság az a maximális feszültség, amelyet egy anyag a törés előtt elviselhet.
.