MIKÄ ON SATOPONNISTUS JA MITEN SE SAADAAN? - FYYSINEN - 2026

Myötöraja määritellään: n välttämätöntä objektin alkaa pysyvästi muotonsa, joka on, tehdään plastisen muodonmuutoksen murtumatta tai murtuvat.

Koska tämä raja voi olla hiukan epätarkka joillekin materiaaleille ja käytettyjen laitteiden tarkkuus on painokerroin, tekniikan suunnittelussa on määritetty, että saantojännitys metalleissa, kuten rakenneteräksessä, on sellainen, joka aiheuttaa 0,2% pysyvän muodonmuutoksen objekti.

Kuva 1. Rakentamisessa käytetyt materiaalit testataan sen määrittämiseksi, kuinka paljon rasitusta ne kestävät. Lähde: Pixabay.

Saantojännityksen arvon tunteminen on tärkeää tietää, onko materiaali sopiva käyttöön, jonka haluat antaa sen kanssa valmistetuille osille. Kun osa on muunnettu joustavan rajan yli, se ei ehkä pysty suorittamaan aiottua toimintoa oikein, ja se on vaihdettava.

Tämän arvon saamiseksi testit tehdään yleensä materiaalilla (koeputket tai näytteet) tehdyille näytteille, joille tehdään erilaisia ​​rasituksia tai kuormituksia, mittaamalla samalla venymä tai venytys, jonka he kokevat kunkin kanssa. Nämä testit tunnetaan vetokokeina.

Vetokokeen suorittamiseksi aloitetaan kohdistamalla voima nollasta ja nostetaan arvoa asteittain, kunnes näyte hajoaa.

Jännityskäyrät

Vetokokeella saadut dataparit piirretään asettamalla kuorma pystyakselille ja rasitus vaaka-akselille. Tuloksena on alla esitetyn (kuvio 2) kaltainen kuvaaja, jota kutsutaan materiaalin rasitus-venymäkäyräksi.

Sen perusteella määritetään monia tärkeitä mekaanisia ominaisuuksia. Jokaisella materiaalilla on oma jännitys-venymäkäyränsä. Esimerkiksi yksi tutkituimmista on rakenneteräs, jota kutsutaan myös lieväksi tai vähähiiliseksi teräkseksi. Se on rakennusalalla laajalti käytetty materiaali.

Jännitys-venymäkäyrällä on selkeät alueet, joilla materiaalilla on tietty käyttäytyminen käytetyn kuormituksen mukaan. Niiden tarkka muoto voi vaihdella huomattavasti, mutta niillä on silti joitain yhteisiä ominaisuuksia, joita kuvataan alla.

Seuraavasta katso kuva 2, joka vastaa hyvin yleisesti teräsrakennetta.

Kuva 2. Teräksen jännitys-käyrä. Lähde: muutettu julkaisusta Hans Topo1993

Joustava vyöhyke

Alue O: sta A: een on joustava alue, jolla Hooken laki on voimassa, jossa jännitys ja rasitus ovat verrannollisia. Tässä vyöhykkeessä materiaali on täysin talteen otettua jännityksen jälkeen. Kohta A tunnetaan suhteellisuusrajana.

Joissakin materiaaleissa käyrä, joka kulkee O: sta A: seen, ei ole suora, mutta silti ne ovat silti joustavia. Tärkeää on, että ne palautuvat alkuperäiseen muotoonsa latauksen päättyessä.

Joustava-muovi vyöhyke

Seuraavaksi on alue A: sta B: ään, jossa muodonmuutos kasvaa nopeammin vaivan kanssa, jolloin molemmat eivät ole suhteessa toisiinsa. Käyrän kaltevuus pienenee ja kohdasta B tulee vaakasuora.

Pisteestä B materiaali ei enää palauta alkuperäistä muotoaan ja jännityksen arvoksi pidetään tuolloin rasitusjännityksen arvoa.

Alueta B: stä C: een kutsutaan materiaalin saanto- tai virumisvyöhykkeeksi. Siellä muodonmuutos jatkuu, vaikka kuorma ei kasva. Se voi jopa vähentyä, minkä vuoksi sanotaan, että tässä tilassa oleva materiaali on täysin muovia.

Muovialue ja murtuma

C-D-alueella tapahtuu venymäkovettuminen, jolloin materiaalissa esiintyy muutoksia rakenteessaan molekyylin ja atomin tasolla, mikä vaatii enemmän ponnisteluja muodonmuutosten saavuttamiseksi.

Tästä syystä käyrässä kasvaa kasvu, joka loppuu saavuttaessa maksimijännityksen σ _max.

D: stä E: hen on edelleen muodonmuutos mahdollista, mutta pienemmällä kuormituksella. Näytteeseen (näytteeseen) muodostuu eräänlainen oheneminen, jota kutsutaan rakoksi, mikä lopulta johtaa murtuman havaitsemiseen pisteessä E. Kuitenkin jo kohdassa D materiaalia voidaan pitää rikkoutuneena.

Kuinka saada sadonkorjuu?

Materiaalin kimmoraja L _e on suurin rasitus, jonka se voi kestää menettämättä joustavuutta. Se lasketaan maksimivoiman F _m suuruuden ja näytteen A poikkipinta-alan välisellä suhteella.

L _e = F _m / A

Kansainvälisen järjestelmän elastisen rajan yksiköt ovat N / m ² tai Pa (Pascals), koska se on stressi. Elastinen raja ja suhteellisuusraja pisteessä A ovat hyvin läheisiä arvoja.

Mutta kuten alussa todettiin, niiden määrittäminen ei välttämättä ole helppoa. Jännitys-venymäkäyrän kautta saatu saantojännitys on käytännöllinen likimääräisyys suunnittelussa käytettävälle joustavuusrajalle.

Tuottorasitus jännitys-venymäkäyrästä

Sen saamiseksi piirretään linja samansuuntaisen linjan kanssa, joka vastaa joustavaa vyöhykettä (joka noudattaa Hooken lakia), mutta siirtyi suunnilleen 0,2% vaakatasossa tai 0,002 tuumaa tuumaa kohti muodonmuutosta.

Tämä viiva jatkuu, kunnes se leikkaa käyrän pisteessä, jonka pystysuuntainen koordinaatti on haluttu saantojännitysarvo, merkittynä σ _y, kuten kuvassa 3 esitetään. Tämä käyrä kuuluu toiseen plastiikkamateriaaliin: alumiiniin.

Kuva 3. Alumiinin jännitys-käyrä, josta saantojännitys määritetään käytännössä. Lähde: itse tehty.

Kahdeilla plastiilisilla materiaaleilla, kuten teräksellä ja alumiinilla, on erilaiset jännitys- ja venymäkäyrät. Esimerkiksi alumiinilla ei ole karkeasti vaakatasossa olevaa teräsosaa nähtynä edellisessä osassa.

Muut haurasiksi katsotut materiaalit, kuten lasi, eivät käy läpi edellä kuvattuja vaiheita. Murtuminen tapahtuu kauan ennen huomattavia muodonmuutoksia.

Tärkeät yksityiskohdat pitää mielessä

- Periaatteessa tarkastellut voimat eivät ota huomioon muutosta, joka epäilemättä tapahtuu näytteen poikkileikkausalueella. Tämä aiheuttaa pienen virheen, joka korjataan kuvaamalla todelliset jännitykset, ne, jotka ottavat huomioon pinta-alan pienentymisen näytteen muodonmuutoksen kasvaessa.

- Tarkastetut lämpötilat ovat normaaleja. Jotkut materiaalit ovat sitkeitä alhaisissa lämpötiloissa eivätkä ole enää taipuisia, kun taas toiset hauraat käyttäytyvät taipuisina korkeissa lämpötiloissa.

Viitteet

1. Beer, F. 2010. Materiaalien mekaniikka. McGraw Hill. 5th. Painos. 47-57.
2. Insinöörit Edge. Saannon lujuus. Palautettu osoitteesta: engineersedge.com.
3. Creep stressi. Palautettu osoitteesta: instron.com.ar
4. Valera Negrete, J. 2005. Muistiinpanoja yleisfysiikasta. UNAM. 101-103.
5. Wikipedia. Hiipiä. Palautettu osoitteesta: Wikipedia.com