Η αντοχή σε εφελκυσμό και θραύση είναι δύο σημαντικές παράμετροι. Οι κατασκευαστές εξετάζουν αυτές τις δύο παραμέτρους κατά την επιλογή οποιουδήποτε υλικού. Δυστυχώς, η πλειονότητα των απλών ανθρώπων θεωρεί τις παραμέτρους αυτές ίδιες. Να θυμάστε ότι υπάρχουν πολλαπλές διαφορές μεταξύ τους. Αυτές οι αποφάσεις πυροδοτούν τη συζήτηση σχετικά με την αντοχή σε εφελκυσμό έναντι της αντοχής σε θραύση.
Και οι δύο αυτές παράμετροι είναι χρήσιμες κατά την αξιολόγηση της χωρητικότητας οποιουδήποτε υλικού. Μπορεί να δείτε την αντοχή σε εφελκυσμό ή θραύση οποιουδήποτε αντικειμένου γραμμένη σε οποιοδήποτε υλικό. Αυτό σημαίνει ότι δεν πρέπει ποτέ να ασκείτε πίεση ή φορτίο πάνω από αυτό το όριο. Σε αυτό το άρθρο, θα συζητήσω λεπτομερώς την αντοχή σε εφελκυσμό και θραύση. Ας ξεκινήσουμε λοιπόν!
Τι είναι η αντοχή σε εφελκυσμό;
Αυτό το άρθρο δεν αφορά τη σύγκριση αυτών των δύο παραμέτρων. Αντίθετα, πρόκειται για την κατανόηση των διαφορών τους. Ας μπούμε λοιπόν πρώτα στην ουσία της αντοχής σε εφελκυσμό.
Είναι το μέγιστο ποσό έλξης που μπορεί να αντέξει ένα υλικό. Πέρα από το συγκεκριμένο όριο, το υλικό παραμορφώνεται μόνιμα. Έτσι, δεν θα επιστρέψει στο προηγούμενο σχήμα ή τη θέση του. Να θυμάστε ότι το υλικό δεν σπάει σε αυτό το στάδιο. Επιστημονικά, είναι η δύναμη (τάση) που εφαρμόζεται σε μια μονάδα επιφάνειας.
Η αντοχή σε εφελκυσμό ορισμένων δημοφιλών υλικών έχει ως εξής:
- Καουτσούκ: 10-20 MPa
- Ατσάλι: 400-1.500 MPa
- Αλουμίνιο: 90-570 MPa
Ας συζητήσουμε την αντοχή σε εφελκυσμό με τις πιο απλές λέξεις. Ας υποθέσουμε ότι έχετε μια ταινία από καουτσούκ. Τώρα, την τραβάτε και συνεχίζετε να την τραβάτε με κάποια δύναμη. Όταν όμως σταματήσετε να τραβάτε, το καουτσούκ θα επιστρέψει στη θέση του. Ωστόσο, αν συνεχίσετε να τραβάτε, θα φτάσετε σε ένα σημείο όπου η λωρίδα καουτσούκ θα αρχίσει να παραμορφώνεται.
Φεύγοντας, δεν θα επιστρέψει στην αρχική του θέση. Ωστόσο, η ελαστική λωρίδα θα βρίσκεται σε αποδεκτή θέση και δεν θα έχει ραγίσει ή σπάσει. Αυτή η δύναμη σε εκείνο το στάδιο θα είναι η εφελκυστική αντοχή της εν λόγω ελαστικής λωρίδας. Με την αντοχή σε εφελκυσμό, το υλικό δεν σπάει αλλά απλώς παραμορφώνεται. Χάνει την ικανότητα ή την ικανότητά του να επιστρέφει στη θέση του.
Ακολουθεί ο τύπος για την εύρεση της αντοχής σε εφελκυσμό:
Ο τύπος για τον υπολογισμό της αντοχής σε εφελκυσμό είναι:
Αντοχή σε εφελκυσμό = Μέγιστη δύναμη (F) / Εμβαδόν διατομής (A)
Η μονάδα της εφελκυστικής αντοχής των Pascal. Έχει δύο τύπους: την αντοχή σε εφελκυσμό και την αντοχή σε διαρροή. Στην UTS, το υλικό παρουσιάζει σημαντική παραμόρφωση. Από την άλλη πλευρά, το όριο διαρροής είναι όταν το υλικό αρχίζει να παρουσιάζει μικρή παραμόρφωση. Η αντοχή διαρροής είναι πάντα μικρότερη από την αντοχή σε εφελκυσμό.
Τι είναι η αντοχή σε θραύση;
Έχετε κατανοήσει την έννοια της εφελκυστικής τάσης; Ας ρίξουμε μια ματιά στην αντοχή σε θραύση:
Είναι η μέγιστη δύναμη ή τάση που μπορεί να αντέξει ένα υλικό. Μετά από αυτή τη δύναμη, θα σπάσει ή θα αποτύχει. Γενικά, οι άνθρωποι παρερμηνεύουν τη θραύση με την παραμόρφωση. Μετά την αντοχή σε θραύση, οποιαδήποτε εφαρμοζόμενη δύναμη θα αστοχήσει το υλικό. Μετά από αυτή τη δύναμη, το υλικό δεν θα είναι σε χρησιμοποιήσιμη κατάσταση.
Η αντοχή θραύσης ορισμένων υλικών έχει ως εξής:
- Γυαλί: 35-70 MPa
- Νάιλον: 90-150 MPa
- Αλουμίνιο: 90-310 MPa
Ας συζητήσουμε την αντοχή σε θραύση με εύκολα κατανοητά λόγια με την προηγούμενη λωρίδα καουτσούκ. Όταν ασκείτε δύναμη σε μια ελαστική λωρίδα, αρχίζει να παραμορφώνεται. Το στάδιο εκείνο όπου αρχίζει να παραμορφώνεται μόνιμα ονομάζεται αντοχή σε εφελκυσμό. Όταν όμως συνεχίζετε να ασκείτε πίεση, προχωράτε προς το σημείο θραύσης.
Θα έρθει ένα σημείο όπου οι ελαστικές λωρίδες δεν θα αντέχουν περισσότερη δύναμη ή αντοχή. Αυτή είναι η μέγιστη δύναμη που μπορεί να αντέξει ή να αντέξει μια λωρίδα καουτσούκ. Ονομάζεται αντοχή θραύσης. Οποιαδήποτε μικρή αύξηση της δύναμης θα έχει ως αποτέλεσμα το σπάσιμο ή την αποτυχία του εν λόγω υλικού. Με απλά λόγια, αυτό είναι το μέγιστο όριο δύναμης που μπορεί να αντιμετωπίσει ένα υλικό.
Ποια είναι η διαφορά μεταξύ της αντοχής σε εφελκυσμό και της αντοχής σε θραύση;
Στην παραπάνω ενότητα, εξήγησα ξεχωριστά τόσο την αντοχή σε εφελκυσμό όσο και την αντοχή σε θραύση. Ελπίζω ότι τώρα έχετε μια καλύτερη ιδέα αυτών των παραμέτρων. Ήρθε η ώρα να εντοπίσετε τις διαφορές μεταξύ αυτών των αντοχών εφελκυσμού και θραύσης.
1- Συμπεριφορά υλικού
Και οι δύο αυτές παράμετροι μας βοηθούν να κατανοήσουμε τη συμπεριφορά και την ικανότητα του υλικού. Για παράδειγμα, σε αντοχή σε εφελκυσμό, το υλικό θα παραμορφωθεί μόνιμα. Δεν θα επιστρέψει στο αρχικό του σχήμα. Επομένως, μην υπερβαίνετε την αντοχή σε εφελκυσμό για να διατηρήσετε το υλικό ελαστικό.
Από την άλλη πλευρά, η αντοχή σε θραύση δείχνει την πλήρη ικανότητα αντοχής του υλικού σε τάσεις. Ας υποθέσουμε ότι ένα υλικό έχει αντοχή θραύσης 20 MPa. Αυτό σημαίνει ότι αν το υλικό αυτό αντιμετωπίσει τάση 21 MPa, δεν θα σπάσει ή θα αστοχήσει. Με αυτόν τον τρόπο, αυτές οι παράμετροι μας δίνουν διαφορετικές πληροφορίες για το υλικό.
2- Στάδιο αποτυχίας
Η αντοχή σε εφελκυσμό δεν υποδεικνύει το στάδιο αστοχίας. Για παράδειγμα, το υλικό θα παραμορφωθεί εάν φτάσετε στο όριο της εφελκυστικής αντοχής. Αλλά θα εξακολουθείτε να μπορείτε να το χρησιμοποιείτε με διάφορους τρόπους. Να θυμάστε ότι η αντοχή σε εφελκυσμό δείχνει την τάση στην οποία το υλικό αρχίζει να παραμορφώνεται. Μπορείτε να διατηρήσετε το υλικό αν παραμορφώνεται ελαφρώς.
Το υλικό θα έχει κάποια ελαστικότητα πριν φτάσετε στην τελική αντοχή σε εφελκυσμό. Από την άλλη πλευρά, η αντοχή σε θραύση υποδηλώνει πλήρη αστοχία του υλικού. Ας υποθέσουμε ότι έχετε υλικό και ασκείτε σε αυτό τάση πάνω από την αντοχή του σε θραύση. Αυτό θα έχει ως αποτέλεσμα τη δημιουργία ρωγμών και το υλικό θα αστοχήσει ή θα σπάσει. Δεν θα είστε σε θέση να το χρησιμοποιήσετε ξανά.
3- Ευελιξία & Εύρος
Όπως είπα προηγουμένως, η αντοχή σε εφελκυσμό έχει δύο τύπους. Αυτοί περιλαμβάνουν το όριο διαρροής και το τελικό όριο εφελκυσμού. Η αντοχή διαρροής δείχνει την τάση όπου το υλικό αρχίζει να παραμορφώνεται. Ωστόσο, μπορεί ακόμα να χρησιμοποιηθεί και να περιέχει κάποια ελαστικότητα.
Μετά το όριο διαρροής, αν συνεχίσετε να εφαρμόζετε δύναμη, φτάνετε στη φάση ITS. Αυτό είναι το σημείο όπου το υλικό είναι κοντά στην αστοχία. Το υλικό μπορεί να χρησιμοποιηθεί μεταξύ αυτών των δύο φράσεων. Ωστόσο, η αντοχή πέδησης δεν έχει τέτοιο εύρος ή τύπους. Εάν περάσετε την αντοχή πέδησης, το υλικό θα αποτύχει.
4- Εφαρμογές
Τόσο η αντοχή σε εφελκυσμό όσο και η αντοχή σε θραύση είναι σημαντικές για τους κατασκευαστές. Τους βοηθούν να γνωρίζουν την πραγματική ικανότητα και αξία του αντικειμένου. Τους επιτρέπει να επιλέγουν προσεκτικά το υλικό για το έργο τους. Για παράδειγμα, οι κατασκευαστές αποφασίζουν για τα υλικά με βάση την αντοχή σε εφελκυσμό κατά την κατασκευή δοκών ή στηλών.
Οι κατασκευαστές διασφαλίζουν ότι τοποθετούν φορτία που το υλικό είναι ικανό να αντέξει. Παρομοίως, η αντοχή θραύσης βοηθά τους κατασκευαστές να γνωρίζουν το τελευταίο όριο καταπόνησης που μπορεί να αντέξει το υλικό. Έχετε διαβάσει ποτέ ετικέτες για προειδοποιήσεις αστοχίας σε διάφορα προϊόντα; Οι κατασκευαστές προσθέτουν αυτές τις προειδοποιήσεις ή τα όρια ελέγχοντας την αντοχή θραύσης του υλικού.
Έχετε παρατηρήσει ποτέ το όριο βάρους στο θάλαμο του ανελκυστήρα; Αυτό το όριο βασίζεται στην αντοχή θραύσης του υλικού για την κατασκευή του ανελκυστήρα. Εάν τοποθετηθεί μεγαλύτερο βάρος στον ανελκυστήρα, αυτό θα οδηγήσει σε αστοχία του ορίου. Θυμηθείτε, αυτές οι αντοχές υπολογίζονται και δοκιμάζονται σε εργαστήρια με τη χρήση μηχανών δοκιμών εφελκυσμού.
Είναι η αντοχή σε θραύση η ίδια με την αντοχή σε εφελκυσμό;
Η απάντηση είναι ΟΧΙ! Και τα δύο αυτά είναι διαφορετικές παράμετροι ή όροι.
Η αντοχή σε θραύση είναι μια άλλη ονομασία για την αντοχή σε θραύση. Δείχνει το σημείο τάσης όπου το υλικό σπάει ή αστοχεί. Από την άλλη πλευρά, η αντοχή σε εφελκυσμό είναι η μέγιστη δύναμη που μπορεί να αντέξει ένα υλικό πριν παραμορφωθεί μόνιμα.
Μετά την αντοχή σε εφελκυσμό, το υλικό δεν θα επιστρέψει στην αρχική του θέση. Αυτό σημαίνει ότι χάνει την ελαστικότητά του. Ωστόσο, μπορεί ακόμη να χρησιμοποιηθεί με πολύ μικρή ελαστικότητα. Ωστόσο, η αντοχή σε θραύση ή θραύση είναι διαφορετική. Σε αυτό το σημείο καταπόνησης, το υλικό παρασύρεται και αστοχεί. Αυτό σημαίνει ότι δεν θα μπορείτε να το χρησιμοποιήσετε καθόλου.
Συχνές ερωτήσεις
Η αντοχή σε εφελκυσμό είναι η ίδια με την αντοχή σε θραύση;
Όχι, η αντοχή σε εφελκυσμό δείχνει το επίπεδο τάσης όπου το υλικό παραμορφώνεται μόνιμα. Ωστόσο, η αντοχή σε θραύση δείχνει το τελευταίο όριο της τάσης. Μετά από αυτό, το υλικό αστοχεί και δεν μπορεί να αντέξει περισσότερη δύναμη ή τάση.
Τι εννοείται με τον όρο αντοχή σε θραύση και πώς διαφέρει από την αντοχή σε θραύση;
Είναι το σημείο καταπόνησης μετά το οποίο το υλικό σπάει ή αστοχεί. Με απλά λόγια, είναι το τελευταίο όριο της τάσης. Η αντοχή σε θραύση είναι ένα άλλο όνομα που χρησιμοποιείται για την αντοχή σε θραύση.
Ποια είναι η διαφορά μεταξύ της αντοχής σε εφελκυσμό και της αντοχής σε εφελκυσμό;
Η τάση και η εφελκυστική αντοχή είναι εντελώς διαφορετικοί όροι. Η τάση υποδηλώνει οποιαδήποτε δύναμη ή συμπίεση εφαρμόζεται σε οποιοδήποτε αντικείμενο. Ωστόσο, η αντοχή σε εφελκυσμό σημαίνει τη δύναμη ή την τάση που μπορεί να αντέξει το υλικό πριν παραμορφωθεί μόνιμα.
Το υλικό χάνει όλη την ελαστικότητά του όταν τεντώνεται στην εφελκυστική του αντοχή;
Το υλικό χάνει το μεγαλύτερο μέρος της ελαστικότητάς του και παραμορφώνεται μόνιμα. Ωστόσο, μπορείτε ακόμα να το τραβήξετε ή να το τεντώσετε μέχρι την τελική του αντοχή σε εφελκυσμό. Μετά την UTS, το υλικό θα σπάσει και θα αστοχήσει.
Συμπέρασμα
Όπως προαναφέρθηκε, η αντοχή σε εφελκυσμό και η αντοχή σε θραύση είναι δύο διαφορετικές παράμετροι. Ωστόσο, πολλοί τις συγχέουν και τις θεωρούν ίδιες. Ωστόσο, αυτό είναι αναληθές. Σε αυτό το άρθρο, συζήτησα τις διαφορές τους και διαπίστωσα ότι και οι δύο είναι διαφορετικές. Για παράδειγμα, η αντοχή σε εφελκυσμό είναι η δύναμη που ασκείται ανά μονάδα επιφάνειας.
Κάθε υλικό έχει μια συγκεκριμένη τιμή αντοχής σε εφελκυσμό. Πάνω από αυτή την τιμή, παραμορφώνεται μόνιμα. Αντίθετα, η αντοχή σε θραύση είναι η μέγιστη τάση που μπορεί να αντέξει ένα υλικό. Όπως και η αντοχή σε εφελκυσμό, κάθε υλικό έχει διαφορετική τιμή αντοχής σε θραύση. Πάνω από αυτή την τιμή, όχι μόνο θα παραμορφωθεί αλλά δεν θα μπορεί να χρησιμοποιηθεί ξανά. Με απλά λόγια, θα υποβαθμιστεί και θα αποτύχει να λειτουργήσει. Τέλος, και οι δύο παράμετροι έχουν διαφορετικές εφαρμογές σε διαφορετικούς τομείς.