KAJ JE NAPOR ZA DONOS IN KAKO GA PRIDOBITI? - FIZIČNO - 2026

Stres Dobitek je definirana kot napor, ki je potreben za objekt za začetek trajno deformira, to pomeni, da se izvedejo plastično deformacijo ne rešuje ali lomljenje.

Ker je ta meja pri nekaterih materialih lahko nekoliko nenatančna, natančnost uporabljene opreme pa je faktor teže, je v inženirstvu določeno, da je napetost v kovinah, kot je konstrukcijsko jeklo, tista, ki povzroči 0,2% trajno deformacijo v objekta.

Slika 1. Materiali, uporabljeni v gradbeništvu, so testirani, da se ugotovi, koliko obremenitve so sposobni prenesti. Vir: Pixabay.

Če poznate vrednost napetosti poraba, je pomembno vedeti, ali je material primeren za uporabo, ki jo želite dati izdelkom, izdelanim z njim. Če je del deformiran preko meje elastičnosti, morda ne bo mogel pravilno opravljati predvidene funkcije in ga je treba zamenjati.

Za pridobitev te vrednosti se ponavadi izvajajo preskusi na vzorcih, izdelanih z materialom (epruvete ali vzorci), ki so izpostavljeni različnim obremenitvam ali obremenitvam, medtem ko merimo raztezanje ali raztezanje, ki ga doživljata pri vsakem. Ti preizkusi so znani kot natezni preskusi.

Za izvedbo nateznega preskusa začnite z uporabo sile od nič in postopoma povečujte vrednost, dokler se vzorec ne zlomi.

Krivulje napetosti napetosti

Podatkovni pari, dobljeni z nateznim preskusom, so narisani tako, da obremenitev postavimo na navpično os in obremenitev na vodoravno os. Rezultat je graf, kot je prikazan spodaj (slika 2), imenovan krivulja napetosti in napetosti materiala.

Iz njega so določene številne pomembne mehanske lastnosti. Vsak material ima svojo krivuljo napetosti in napetosti. Na primer, eno najbolj preučenih je konstrukcijsko jeklo, imenovano tudi blago ali nizkoogljično jeklo. Je material, ki se široko uporablja v gradbeništvu.

Krivulja napetosti in napetosti ima značilna območja, na katerih ima material določeno obnašanje glede na uporabljeno obremenitev. Njihova natančna oblika se lahko precej razlikuje, vendar imajo vseeno nekaj skupnih značilnosti, ki so opisane v nadaljevanju.

V nadaljevanju glej sliko 2, ki v splošnem ustreza konstrukcijskemu jeklu.

Slika 2. Krivulja napetosti in napetosti jekla. Vir: spremenjeno iz Hans Topo1993

Elastična cona

Območje od O do A je elastično območje, kjer velja Hookeov zakon, v katerem sta napetost in napetost sorazmerni. V tem območju se material po nanosu stresa v celoti povrne. Točka A je znana kot meja sorazmernosti.

V nekaterih materialih krivulja, ki sega od O do A, ni ravna črta, vendar so kljub temu še vedno elastični. Pomembno je, da se ob prenehanju polnjenja vrnejo v prvotno obliko.

Elastično-plastična cona

Nato imamo območje od A do B, v katerem se deformacija hitreje povečuje z naporom, tako da obe nista sorazmerni. Nagib krivulje se zmanjša, pri B pa postane vodoraven.

Od točke B material ne povrne svoje prvotne oblike, vrednost napetosti na tej točki pa je enaka napetosti donosa.

Območje od B do C se imenuje območje donosa ali lezenja materiala. Tam se deformacija nadaljuje, čeprav se obremenitev ne povečuje. Lahko bi se celo zmanjšala, zato pravijo, da je material v tem stanju popolnoma plastičen.

Plastična cona in zlom

V območju od C do D pride do utrjevanja, pri katerem material predstavlja spremembe v svoji strukturi na molekularni in atomski ravni, ki zahtevajo večja prizadevanja za dosego deformacij.

Zaradi tega krivulja doživi rast, ki se konča, ko dosežemo največji napor σ _max.

Od D do E je še vedno možna deformacija, vendar z manj obremenitve. V vzorcu (vzorcu), imenovanem strikture, se oblikuje neke vrste stanjšanje, kar na koncu privede do zloma v točki E. Vendar se že v točki D lahko šteje, da je material pokvarjen.

Kako pridobiti napor za donos?

Meja elastičnosti L _e materiala je največji napor, ki ga lahko vzdrži, ne da bi pri tem izgubil elastičnost. Izračuna se s količnikom med velikostjo največje sile F _m in površino preseka vzorca A.

L _e = F _m / A

Enote meje elastičnosti v mednarodnem sistemu so N / m ² ali Pa (Pascals), saj gre za stres. Meja elastičnosti in meja sorazmernosti v točki A sta zelo blizu vrednosti.

Toda kot rečeno na začetku, jih morda ni enostavno določiti. Natezna napetost, dobljena s krivuljo napetosti in napetosti, je praktični približek meji elastičnosti, uporabljeni v tehniki.

Dosezite napetost na krivulji napetosti in napetosti

Da bi ga dobili, se črta vzporedno s črto, ki ustreza elastičnemu območju (tistemu, ki upošteva Hookeov zakon), vendar se v vodoravni lestvici premakne približno 0,2% ali 0,002 palca na palec deformacije.

Ta črta sega, dokler ne preseka krivulje v točki, katere navpična koordinata je želena vrednost napetosti donosa, označena kot σ _y , kot je prikazano na sliki 3. Ta krivulja pripada drugemu nodularnemu materialu: aluminiju.

Slika 3. Krivulja napetosti in napetosti aluminija, iz katere se v praksi določi napetost donosa. Vir: self made.

Dva nodularna materiala, kot sta jeklo in aluminij, imata različne krivulje obremenitve. Na primer, aluminij nima približno vodoravnega jekla iz prejšnjega odseka.

Drugi materiali, ki se štejejo za krhke, kot je steklo, ne gredo skozi zgoraj opisane stopnje. Ruptura se pojavi veliko preden se pojavijo opazne deformacije.

Pomembne podrobnosti, ki jih morate upoštevati

- Načeloma obravnavane sile ne upoštevajo sprememb, ki nedvomno nastanejo na območju preseka vzorca. To povzroči majhno napako, ki se popravi z risanjem dejanskih napetosti, tistih, ki upoštevajo zmanjšanje površine, ko se deformacija vzorca poveča.

- Upoštevane temperature so normalne. Nekateri materiali so nizek pri nizkih temperaturah, medtem ko se drugi krhki ob višjih temperaturah obnašajo kot duktilni.

Reference

1. Beer, F. 2010. Mehanika materialov. McGraw Hill. 5. Izdaja. 47–57.
2. Inženirji Edge. Moč donosa Pridobljeno: engineersedge.com.
3. Lezenje stresa. Pridobljeno: instron.com.ar
4. Valera Negrete, J. 2005. Opombe k splošni fiziki. UNAM. 101–103.
5. Wikipedija. Lezenje. Pridobljeno: Wikipedia.com