Różnica między granicą plastyczności a wytrzymałością na rozciąganie

author
3 minutes, 46 seconds Read

Główna różnica – granica plastyczności vs. wytrzymałość na rozciąganie

W inżynierii materiałowej, granica plastyczności i wytrzymałość na rozciąganie są dwiema właściwościami, które mogą być użyte do scharakteryzowania materiału. Główna różnica między granicą plastyczności a wytrzymałością na rozciąganie polega na tym, że granica plastyczności to minimalne naprężenie, przy którym materiał ulega trwałemu odkształceniu, podczas gdy wytrzymałość na rozciąganie opisuje maksymalne naprężenie, które materiał może wytrzymać przed pęknięciem.

Stress – Strain Characteristics of a Material

Kiedy materiał stały nie doświadcza żadnych sił zewnętrznych, wszystkie cząsteczki tworzące materiał wibrują wokół swoich pozycji równowagi. Jest to konfiguracja o najniższej energii dla molekuł i jeśli zostaną one odsunięte od swoich pozycji równowagi, molekuły będą próbowały wrócić do swoich pozycji równowagi. Technicznie rzecz biorąc, naprężenie jest miarą tych sił międzycząsteczkowych. Jeśli materiał nie jest poddany przyspieszeniu, to siły międzycząsteczkowe powinny być zrównoważone przez siły zewnętrzne działające na materiał. Dlatego też, możemy uzyskać wskazanie naprężenia poprzez pomiar sił zewnętrznych działających na obiekt. Naprężenie () na obiekcie jest dane przez siłę zewnętrzną działającą na obiekt podzieloną przez pole przekroju poprzecznego próbki materiału.

Gdy obiekt jest pod wpływem naprężeń, ulega odkształceniu. Odkształcenie jest miarą, która daje zmianę długości obiektu podzieloną przez pierwotną długość. Odkształcenie jest zwykle oznaczane symbolem . Jeśli poddamy próbkę materiału różnym poziomom naprężenia, zmierzymy odpowiadające im odkształcenia, a następnie sporządzimy wykres zależności naprężenia od odkształcenia, otrzymamy tzw. krzywą naprężenie-odkształcenie, która jest krzywą charakterystyczną dla danego materiału. Poniższy wykres przedstawia krzywą naprężenie-odkształcenie dla typowego materiału plastycznego, takiego jak stal:

Krzywa naprężenie-odkształcenie dla materiału plastycznego

Co to jest granica plastyczności

Gdy naprężenie w materiale jest powoli zwiększane, można zauważyć, że na początku odkształcenie wzrasta proporcjonalnie. Jeśli siła powodująca naprężenie na materiale zostanie usunięta, wtedy materiał powróci do swojego pierwotnego kształtu. Kiedy materiał jest w stanie to zrobić, mówimy, że jest on elastyczny (pomyśl o gumce). Jeśli naprężenie w materiale wciąż rośnie, to w końcu materiał osiągnie punkt, w którym stanie się tak zdeformowany, że nawet po usunięciu sił deformujących nie będzie w stanie powrócić do pierwotnego kształtu. Naprężenie, przy którym materiał przestaje zachowywać się sprężyście, nazywane jest granicą plastyczności. Kiedy materiał nie jest w stanie powrócić do swojego pierwotnego kształtu, mówimy, że jest on plastyczny.

Co to jest wytrzymałość na rozciąganie

Załóżmy, że zwiększamy siły działające na materiał powyżej granicy plastyczności. Materiał odkształca się i w końcu siły między molekułami nie są w stanie przeciwdziałać siłom zewnętrznym i materiał pęka. Maksymalne naprężenie, które materiał może wytrzymać przed pęknięciem nazywane jest wytrzymałością na rozciąganie lub wytrzymałością końcową.

Gdy patrzysz na krzywą naprężenie-odkształcenie powyżej, wydaje się, że naprężenie maleje, gdy materiał się wydłuża. Dzieje się tak dlatego, że definicje naprężenia i odkształcenia używane do rysowania tych wykresów nie uwzględniają zmian w obszarze, które występują, gdy na materiał działają siły. Zamiast tego zakłada się, że powierzchnia pozostaje stała. Ten rodzaj definicji naprężenia, który nie uwzględnia zmian powierzchni, nazywany jest naprężeniem inżynierskim. Jeżeli uwzględnia się zmiany powierzchni, wówczas krzywa naprężenie-odkształcenie pokazuje, że w miarę wydłużania się materiału wzrasta również naprężenie. Definicja naprężenia, która uwzględnia ciągłą zmianę obszaru, nazywana jest naprężeniem prawdziwym.

Różnica między granicą plastyczności a wytrzymałością na rozciąganie

Definicja:

Prędkość plastyczna to naprężenie, które powoduje utratę sprężystości materiału.

Wytrzymałość na rozciąganie to maksymalne naprężenie, jakie może wytrzymać materiał przed pęknięciem.

.

Similar Posts

Dodaj komentarz

Twój adres e-mail nie zostanie opublikowany.