Folyáshatár VS szakítószilárdság: A legfontosabb különbségek megértése

Mi a folyáshatár?

A folyáshatár, amelyet σ y jelez, az a legnagyobb feszültség, amelyet egy anyag tartós alakváltozás előtt elviselhet. Ez a tulajdonság egy anyag képlékenységét méri. E pont elérése nélkül azonban az anyag a feszültség megszüntetése után mindig visszatér eredeti alakjába.

A folyáshatárt egy műanyag vonalzó meghajlításával lehet kimutatni. A vonalzó kezdetben visszanyeri laposságát. A túlzott hajlítás azonban túlmegy a folyáshatáron, ami vagy tartós hajlításhoz vagy töréshez vezet. Más szóval a bizonyító feszültség olyan feszültségszintet jelent, amelynél visszafordíthatatlan változás kezdődik, mint a 0,2%-os nyúlásnál.

Ha a rugalmasság érdekli az olyan konstrukciók esetében, mint például a függőhidak, amelyek a súlynak és a szélnek megfelelően alkalmazkodnak, akkor feltétlenül figyelembe kell venni a folyáshatárt. Az ettől a folyáshatártól való bármilyen deformáció azt jelzi, hogy meghibásodás történt, míg mások, például az „U” alakúvá visszarugózás elég előnyös, mivel konzolokat alkotnak. Innentől kezdve a szakítószilárdságról van szó.

Az anyagok a feszültség hatására engednek, ahol a visszanyerhetőtől a maradandó alakváltozásig terjedő alakváltozás következik be. A gyakran N/m²-ben vagy pascalban (folyáshatár egységben) mért folyáshatár azt mutatja, hogy egy bizonyos feszültségszint felett a változások nem fordíthatók vissza, és visszafordíthatatlanná váltak; ezért jelzi, hogy az arányosságtól való eltérésnél a terhelés és a nyúlás diagramján hol kezdődött a szakadás.

Ezt nevezik folyáshatárnak, amelyet szakítóvizsgálattal határoznak meg a folyáshatár kiszámításával. A próbafeszültségi görbéken az olyan anyagok, mint például bizonyos műanyagok, fokozatos folyást mutatnak, így a próbafeszültség a viselkedésük egy másik hasznos mérőszáma. A bizonyítófeszültség/nyugalmi feszültség azt az alkalmazott feszültséget jelzi, amely csak a minimális, 0,2%-os törzsre beállított, a folyáshatár-képletre vonatkozó megfontolások figyelembevételével szabványosított állandó defromációhoz szükséges.

Amikor egyes anyagokat, például a fémeket kissé megerőltetjük, visszakapják a rugalmasságnak nevezett eredeti tulajdonságaikat, de ha éppen csak túlhúzzuk őket ezen a határon, akkor maradandó nyúlás vagy alakváltozás következik be, amit általában plaszticitási hatásnak neveznek. „Ez a vizsgálati protokollok során történik, és azokat a számításokat jelenti, amelyek kritikusak annak meghatározásában, hogy mi a folyáshatár.” Az „állandó” szót olyan állandó változásokra használják, amelyek nem tartalmaznak semmilyen rugalmas viselkedést.

Mi a szakítószilárdság?

A szakítószilárdság, más néven maximális szakítószilárdság (MTS) azt a maximális feszültséget jelöli, amelyet az anyag nyújtható vagy húzható állapotban képes elviselni, mielőtt szétnyílik vagy elszakad. Más tulajdonságokkal együtt ennek a tulajdonságnak nagy jelentősége van az anyagok húzóterhelés alatti viselkedésének feltárásában. Segíthet a különböző alkalmazásokra való alkalmasság értékelésében, például a gépészetben vagy a gyártásban.

A szakítószilárdságot általában szakítópróbával mérik: a vizsgálat során az anyagot a legnagyobb megengedett terhelés elérése után a törésig nyújtják, és a feszültség-nyúlás görbén ábrázolják. A görbe maximális pontja az anyag szakítószilárdságát jelzi. A szakítószilárdság meghatározására a sigma = Pf/Ao egyenlet is használható (a sigma a szakítószilárdság N/m2 -ben vagy Pascalban; Pf a töréskor fellépő terhelés, Ao pedig az eredeti keresztmetszeti terület).

Az erőfeszültség egy olyan kapcsolódó tulajdonság, amely meghatározza azt az ellenállást, amely megakadályozza, hogy az anyag egy bizonyos feszültség hatására meginogjon. Ez a folyáshatárral kapcsolatos pont egy átmeneti terület. Vagyis az anyag az alkalmazott feszültség megszűnése után már nem marad rugalmas állapotban.

A fáradságos szilárdsági felülvizsgálatok gyakran más jelöléseket is tartalmaznak, beleértve a törési szilárdságot, a törési szilárdságot és a törési feszültséget, amelyek alternatív nevei a feszültség egységének, ahol a test két különböző darabra törik.

Ezeknek a tulajdonságoknak az ismerete elengedhetetlen a mérnöki és ipari alkatrészekhez. A várható igénybevételeket el kell viselniük az élettartamuk során. A tulajdonságok a biztonság, a teljesítmény és a változó körülmények figyelembevételével történő anyagválasztás szempontjából is kulcsfontosságúak. Például a hőmérséklet hatással lehet az anyagok, például a réz szakítószilárdságára.

A folyáshatár és a szakítószilárdság mélyreható összehasonlítása

A finomság és a feszültség képlékenységének rugalmassági határának magyarázata

A folyáshatár azt a feszültséget jelzi, amely a képlékeny alakváltozáshoz szükséges. A szakítószilárdság azonban azt a feszültségszintet határozza meg, amelynél az erő az anyag törését okozza. A folyáshatár olyan anyagoknál kiemelkedő, amelyek deformálódnak (hajlítás vagy nyírás), mint a képlékeny anyagok. Ezzel szemben a szakítószilárdság a rideg anyagoknál fontos tulajdonság, amelyek nagyon könnyen törnek.

Deformáció és vizsgálati folyamat

Először is, a makroszkopikus anyagok folyáshatárának túllépése elindítja a deformáció folyamatát. Ezután szakítószilárdsági vizsgálatokra kerül sor, amelyek a deformációval járnak. A rideg anyagok esetében a szakítószilárdság a folyáshatárnak tekinthető, és nagymértékben részt vesz a kis alakváltozásban.

Anyagi megfontolások a tervezés során

Megbízhatóságot úgy érhetünk el az engedő anyagokból készült szerkezetek építése során, hogy a folyási alakváltozásnak elsőbbséget adunk a szakító alakváltozással szemben. Ez a tulajdonság teszi őket erős és képlékeny anyagokká, amelyek képesek viszonylag nagymértékben deformálódni, mielőtt elérnék a szakítószilárdságukat. Ami a rideg anyagokat illeti, a „szakítószilárdság” a fő tényező.

Stresszelemzés a tervezésben

A folyáshatárt több tengelyen tapasztalt különböző feszültségi állapotokra vizsgálják, ellentétben a szakítószilárdsággal, amely egytengelyű, és csak az egytengelyű terhelést vizsgálja. Amint az anyagok meghaladják a folyáshatárukat, addig deformálódnak, amíg el nem érik a szakítószilárdságot, amely egy magasabb számértéknél kezdődik.

A mérések pontossága

A szakítószilárdság a legtöbb anyagra, köztük az acélra vonatkozóan pontatlan előrejelzésekre hajlamos. Másrészt, ahelyett, hogy a szakítószilárdság ismét nehezen becsülhető lenne, az olyan anyagoknál, mint az acél, a szakítószilárdság pontosan kiszámítható. Az erős és gyenge vonások közötti különbségek ismerete szükséges. A köztük lévő különbségtétel azonban a gyakorlati előnyök miatt kiemelkedő fontosságú.

Hogyan válasszuk ki az ideális anyagot a projekt igényeihez？

Amikor a projektjéhez megfelelő anyag kiválasztása mellett dönt, figyelembe kell venni a folyás- és szakítószilárdsági tényezőket. Ezek a mutatók azt mutatják, hogy az anyag hogyan reagál a feszültségre. Annak meghatározása, hogy mikor és hogyan használja ezeket a mutatókat, befolyásolja a projekt biztonságát és a projekt sikeres kimenetelét. Néha mind a szakító-, mind a folyáshatár figyelembevétele is elengedhetetlen.

Anyagterhelési határértékek értékelése

Ezt az információt ismernie kell, mert azt jelzi, hogy egy anyag milyen mértékű feszültséget képes elviselni, mielőtt deformálódna vagy eltörne. Ilyen környezetben, ahol minimális vagy mérsékelt feszültség lehet, alacsonyabb szakító- és folyáshatárral rendelkező anyagok használhatók. Az anyag alkalmassága kiemelkedően fontos ezeknél a projekteknél, hogy ellenálljon a legnagyobb terheléseknek és a szélsőséges igénybevételeknek. Következésképpen az anyag szilárdságának meg kell haladnia a környezeti erők szilárdságát.

Anyagi tulajdonságok kiegyensúlyozása

A megfelelő anyag kiválasztása minden projekt esetében kulcsfontosságú. Ezek közül a folyáshatár, a szakítószilárdság és egyéb részletek egyensúlyára kell ügyelnie. Ez a szavazás befolyásolja a rendszer életképességét, ami a biztonságban és a megbízhatóságban jelenik meg. Ezeknek a tulajdonságoknak egymásra hatása lehet az anyagok viselkedésére. Ezért az ilyen összefüggések ismerete jelentős szerepet játszik.

Anyagok kiválasztása az alkalmazási igényeknek megfelelően.

Az anyagválasztás kezdete a projekt céljainak részletes elemzése. A súly, a hőmérséklet és a korrózióval szembeni ellenállás olyan tényezők, amelyeket figyelembe kell venni. Az anyag szilárdságának összehangolása a várható igénybevételekkel szemben lényeges tényező az anyag optimális teljesítményének meghatározásához.

Az anyagválasztást befolyásoló tényezők

Vegye figyelembe a különböző tényezőket az anyagválasztás során. Az anyagválasztást meghatározhatja a költség, a rendelkezésre állás és a megmunkálhatóság. Egy másik szempont, amelyet figyelembe kell venni, a technológia felhasználási helyének környezeti jellemzői.

Gyakori ötvözetek folyás- és szakítószilárdsága

Következtetés

A megfelelő anyag kiválasztása a folyás- és szakítószilárdság mélyreható ismeretét jelenti. Ez a tudás biztosítja, hogy projektje ellenálljon minden üzemi igénybevételnek, ezáltal növelve a tartósságot és a teljesítményt.

Legyen partnerünk az anyagválasztással kapcsolatos szakértői útmutatásért, hogy optimalizálja a projekt teljesítményét és biztonságát. Építsük együtt a sikert!