HVA ER AVKASTNINGSINNSATS OG HVORDAN FÅ TAK I DET? - FYSISK - 2024

Den flytespenningen er definert som den innsats som er nødvendig for et objekt for å begynne å deformeres permanent, det vil si, for å gjennomgå en plastisk deformasjon uten brudd eller frakturering.

Siden denne grensen kan være litt upresis for noen materialer og presisjonen til utstyret som brukes er en vektfaktor, har det i prosjektering blitt bestemt at flytespenningen i metaller som konstruksjonsstål er en som gir 0,2% permanent deformasjon i objektet.

Figur 1. Materialer brukt i konstruksjon testes for å bestemme hvor mye belastning de er i stand til å motstå. Kilde: Pixabay.

Å vite verdien av flytespenningen er viktig å vite om materialet er passende for bruken du vil gi til delene som er produsert med det. Når en del har blitt deformert utenfor den elastiske grensen, kan det hende at den ikke kan utføre den tiltenkte funksjonen riktig og må byttes ut.

For å oppnå denne verdien blir tester vanligvis utført på prøver laget med materialet (prøverør eller prøver), som blir utsatt for forskjellige påkjenninger eller belastninger, mens de måler forlengelsen eller strekkingen de opplever med hver enkelt. Disse testene er kjent som strekkprøver.

For å utføre en strekkprøve, start med å bruke en kraft fra null og øker verdien gradvis til prøven går i stykker.

Sil belastningskurver

Dataparene oppnådd ved strekkprøven plottes ved å plassere belastningen på den vertikale aksen og belastningen på den horisontale aksen. Resultatet er en graf som den som er vist nedenfor (figur 2), kalt spenning-belastningskurven for materialet.

Fra det bestemmes mange viktige mekaniske egenskaper. Hvert materiale har sin egen belastning-belastningskurve. For eksempel er noe av det mest studerte stålkonstruksjon, også kalt mildt eller lite karbonstål. Det er et materiale som er mye brukt i konstruksjonen.

Spenning-belastningskurven har særegne områder der materialet har en viss oppførsel i henhold til den påførte belastningen. Deres eksakte form kan variere betydelig, men de har likevel noen egenskaper til felles, som er beskrevet nedenfor.

For det følgende se figur 2, som tilsvarer veldig generelle termer til konstruksjonsstål.

Figur 2. Spenning-belastningskurve for stål. Kilde: modifisert fra Hans Topo1993

Elastisk sone

Området fra O til A er det elastiske området, der Hookes lov er gyldig, der belastningen og belastningen er proporsjonal. I denne sonen blir materialet fullstendig gjenvunnet etter påføring av spenningen. Punkt A er kjent som proporsjonalitetsgrensen.

I noen materialer er ikke kurven som går fra O til A en rett linje, men de er likevel fremdeles elastiske. Det viktige er at de kommer tilbake til sin opprinnelige form når ladingen opphører.

Elastisk-plastisk sone

Deretter har vi regionen fra A til B, der deformasjonen øker raskere med innsatsen, og lar begge ikke være proporsjonale. Kurvens helning avtar og ved B blir den horisontal.

Fra punkt B gjenvinner ikke lenger materialet sin opprinnelige form, og verdien av spenningen på dette punktet anses å være den for flytespenningen.

Området fra B til C kalles materialets utbytte eller krypningssone. Der fortsetter deformasjonen selv om belastningen ikke øker. Det kan til og med reduseres, og det er derfor det sies at materialet i denne tilstanden er perfekt plastisk.

Plastsone og brudd

I regionen fra C til D forekommer en strekkherding, der materialet presenterer endringer i strukturen på molekyl- og atomnivå, som krever større anstrengelser for å oppnå deformasjoner.

Av denne grunn opplever kurven en vekst som ender når man når maksimal belastning σ _maks.

Fra D til E er det fortsatt deformasjon mulig, men med mindre belastning. Det dannes en slags tynning i prøven (prøven) som kalles striktur, som til slutt fører til at bruddet blir observert på punkt E. Imidlertid kan materialet anses å være ødelagt allerede på punkt D.

Hvordan få tak i avkastningsinnsatsen?

Den elastiske grensen L _e for et materiale er den maksimale belastningen det tåler uten å miste elastisiteten. Den beregnes ved kvotienten mellom størrelsen av den maksimale kraft F _m og tverrsnittsarealet av prøve A.

L _e = F _m / A

Enhetene til den elastiske grensen i det internasjonale systemet er N / m ² eller Pa (Pascals) siden det er en påkjenning. Den elastiske grensen og proporsjonalitetsgrensen ved punkt A er veldig nære verdier.

Men som sagt i begynnelsen, det er kanskje ikke lett å bestemme dem. Utbyttespenningen oppnådd gjennom spenning-belastningskurven er den praktiske tilnærmingen til den elastiske grensen som brukes i prosjektering.

Gi stress fra stress-belastningskurven

For å oppnå det blir en linje trukket parallelt med linjen som tilsvarer den elastiske sonen (den som adlyder Hookes lov), men forskjøvet omtrent 0,2% i horisontal skala eller 0,002 tomme per tomme for deformasjon.

Denne linjen strekker seg til den skjærer kurven på et punkt hvis vertikale koordinat er den ønskede flytespenningsverdien, betegnet som σ _y , som vist i figur 3. Denne kurven tilhører et annet duktilt materiale: aluminium.

Figur 3. Spenning-belastningskurve for aluminium, hvorav flytespenningen bestemmes i praksis. Kilde: self made.

To duktile materialer som stål og aluminium har forskjellige belastnings-kurver. For eksempel har aluminium ikke den omtrent horisontale delen av stål sett i foregående seksjon.

Andre materialer som anses skjøre som glass, går ikke gjennom trinnene beskrevet ovenfor. Ruptur oppstår lenge før nevneverdige deformasjoner oppstår.

Viktige detaljer å huske på

- Kreftene som er vurdert i prinsippet tar ikke hensyn til modifiseringen som utvilsomt skjer i prøveens tverrsnittsområde. Dette induserer en liten feil som blir korrigert ved å tegne de virkelige spenningene, de som tar hensyn til reduksjonen i området når deformasjonen av prøven øker.

- Temperaturene som vurderes er normale. Noen materialer er duktile ved lave temperaturer, mens andre sprøere oppfører seg som duktile ved høyere temperaturer.

referanser

1. Beer, F. 2010. Mekanikk av materialer. McGraw Hill. Femte. Edition. 47-57.
2. Ingeniører Edge. Strekkgrense. Gjenopprettet fra: engineersedge.com.
3. Kryp stress. Gjenopprettet fra: instron.com.ar
4. Valera Negrete, J. 2005. Merknader om generell fysikk. UNAM. 101-103.
5. Wikipedia. Creep. Gjenopprettet fra: Wikipedia.com