KAS YRA DERLIAUS PASTANGOS IR KAIP JAS GAUTI? - FIZINIS - 2025

Takumo įtempis yra apibrėžiamas kaip pastangos, reikalingos objekto pradėti visam laikui deformuotis, tai yra, atliekamos plastinei deformacijai nesulaužant arba įtrūkimai.

Kadangi ši riba kai kurioms medžiagoms gali būti šiek tiek netiksli, o naudojamos įrangos tikslumas yra svorio faktorius, inžinerijoje buvo nustatyta, kad metalų, tokių kaip konstrukcinis plienas, išeigos įtempis sukelia 0,2% nuolatinę deformaciją objektas.

1 pav. Statybose naudojamos medžiagos yra išbandytos, siekiant nustatyti, kokį įtempį jos gali atlaikyti. Šaltinis: „Pixabay“.

Žinant išeigos įtempio vertę, svarbu žinoti, ar medžiaga tinkama naudoti tam, ką norite suteikti su ja pagamintoms dalims. Kai dalis deformuota, viršijančios tamprumo ribą, ji gali nesugebėti tinkamai atlikti numatytos funkcijos ir ją reikia pakeisti.

Norint gauti šią vertę, bandymai paprastai daromi su medžiagomis (mėgintuvėliais ar bandiniais), kurie yra veikiami įvairių įtempių ar apkrovų, kartu matuojant pailgėjimą ar tempimą, kurį jie patiria su kiekvienu. Šie bandymai yra žinomi kaip tempimo bandymai.

Norėdami atlikti tempimo testą, pradėkite nuo jėgos nuo nulio ir palaipsniui didinkite vertę, kol mėginys nutrūks.

Deformacijų įtempių kreivės

Tempimo bandymu gautos duomenų poros nubraižomos uždedant apkrovą ant vertikalios ašies, o deformacija - ant horizontalios ašies. Rezultatas yra diagrama, kaip parodyta žemiau (2 pav.), Vadinama medžiagos įtempio ir deformacijos kreive.

Iš jo priklauso daugybė svarbių mechaninių savybių. Kiekviena medžiaga turi savo įtempio ir deformacijos kreivę. Pavyzdžiui, vienas iš labiausiai tirtų yra struktūrinis plienas, dar vadinamas švelniu ar mažai anglies turinčiu plienu. Tai statybose plačiai naudojama medžiaga.

Įtempio ir deformacijos kreivė turi skiriamąsias sritis, kuriose medžiaga turi tam tikrą elgesį pagal veikiančią apkrovą. Tiksli jų forma gali labai skirtis, tačiau vis dėlto jie turi keletą bendrų savybių, kurios aprašytos toliau.

Toliau žr. 2 paveikslą, kuris iš esmės atitinka konstrukcinį plieną.

2 pav. Plieno įtempio ir deformacijos kreivė. Šaltinis: pakeistas iš Hanso Topo1993

Elastinė zona

Plotas nuo O iki A yra tamprioji sritis, kurioje galioja Hoko įstatymas, kurioje įtempis ir deformacija yra proporcingi. Šioje zonoje medžiaga visiškai atsigauna atlikus įtempį. Taškas A yra žinomas kaip proporcingumo riba.

Kai kuriose medžiagose kreivė, einanti nuo O iki A, nėra tiesi linija, tačiau, nepaisant to, jie vis dar yra elastingi. Svarbus dalykas yra tai, kad nustojus veikti, jie grįžta į savo pradinę formą.

Elastinė-plastinė zona

Toliau turime regioną nuo A iki B, kuriame deformacija sparčiau didėja, paliekant abu neproporcingus. Kreivės nuolydis mažėja ir ties B jis tampa horizontalus.

Nuo taško B medžiaga nebeatgauna savo pirminės formos, o įtempio vertė tame taške laikoma išeigos įtempio verte.

Plotas nuo B iki C vadinamas medžiagos išeigos arba šliaužimo zona. Ten deformacija tęsiasi, nors apkrova nedidėja. Jis gali net sumažėti, todėl sakoma, kad tokios būklės medžiaga yra tobulai plastikinė.

Plastinė zona ir lūžis

C – D regione įvyksta deformacijų sukietėjimas, kurio metu medžiaga turi savo struktūros pakitimus molekuliniame ir atominiame lygmenyse, kuriems pasiekti reikia didesnių pastangų deformacijoms pasiekti.

Dėl šios priežasties kreivė patiria augimą, kuris baigiasi pasiekus maksimalų įtempį σ _max.

Nuo D iki E vis dar įmanoma deformuotis, tačiau esant mažesnei apkrovai. Mėginyje (bandinyje) formuojamas tam tikras retinimo būdas, vadinamas stricture, o tai lemia, kad lūžis pastebimas taške E. Tačiau jau taške D medžiaga gali būti laikoma sulaužyta.

Kaip gauti derliaus pastangas?

Medžiagos tamprumo riba L _e yra didžiausias įtempis, kurį ji gali atlaikyti neprarasdama elastingumo. Jis apskaičiuojamas pagal didžiausios jėgos F _{m dydį} ir A bandinio skerspjūvio plotą.

L _e = F _m / A

Tarptautinės sistemos elastinės ribos vienetai yra N / m ² arba Pa (Pascals), nes tai yra stresas. Elastinė riba ir proporcingumo riba taške A yra labai artimos vertės.

Tačiau, kaip minėta pradžioje, juos nustatyti gali būti nelengva. Derėjimo įtempis, gaunamas per įtempio ir deformacijos kreivę, yra praktinis apytikslis suderinimas su inžinerijoje naudojama elastine riba.

Derlingumo įtempis pagal įtempio ir deformacijos kreivę

Norint jį gauti, brėžiama linija, lygiagreti linijai, atitinkančiai elastinę zoną (tą, kuri paiso Hooke'io dėsnio), bet pasislinkusi maždaug 0,2% horizontalioje skalėje arba 0,002 colio colyje deformacijos.

Ši linija tęsiasi, kol ji kerta kreivę taške, kurio vertikali koordinatė yra norima išeigos įtempio vertė, žymima kaip σ _y , kaip parodyta 3 paveiksle. Ši kreivė priklauso kitai kaliojoje medžiagoje: aliuminyje.

3 pav. Aliuminio įtempio ir deformacijos kreivė, pagal kurią praktikoje nustatomas išeigos įtempis. Šaltinis: pačių sukurtas.

Dvi elastingos medžiagos, tokios kaip plienas ir aliuminis, turi skirtingas įtempio įtempio kreives. Pvz., Aliuminis neturi apytiksliai horizontalios plieno dalies, matytos ankstesniame skyriuje.

Kitos trapios medžiagos, tokios kaip stiklas, nepraeina aukščiau aprašytų etapų. Plyšimas įvyksta ilgai, kol neįvyksta pastebimos deformacijos.

Svarbi informacija, kurią reikia atsiminti

- Iš esmės nagrinėjamos jėgos neatsižvelgia į modifikaciją, kuri neabejotinai įvyksta bandinio skerspjūvio srityje. Tai sukelia mažą paklaidą, kuri ištaisoma nubraižant realiuosius įtempius, tuos, kurie atsižvelgia į ploto sumažėjimą didėjant bandinio deformacijai.

- Laikoma normali temperatūra. Kai kurios medžiagos yra lanksčios žemoje temperatūroje ir nebėra elastingos, o kitos trapios aukštesnėje temperatūroje elgiasi kaip elastingos.

Nuorodos

1. Alus, F. 2010. Medžiagų mechanika. McGraw Hill. 5-asis. Leidimas. 47-57.
2. Inžinierių kraštas. Derliaus stiprumas. Atkurta iš: engineersedge.com.
3. Atsipalaidavęs stresas. Atkurta iš: instron.com.ar
4. Valera Negrete, J. 2005. Bendrosios fizikos pastabos. UNAM. 101-103.
5. Vikipedija. Creep. Atkurta iš: Wikipedia.com