Dlaczego punkt uszkodzenia jest mniejszy od obciążenia szczytowego? [Zamknięte]

3

W teście rozciągania obciążenie szczytowe wynosiło 69 kN, ale punkt obciążenia uszkodzeniem wynosił 60 kN. Dlaczego jest niższy?

Harrison De George
źródło
2
Nie mamy wystarczających informacji, aby odpowiedzieć na to pytanie. Jaki jest kontekst tego testu obciążenia szczytowego? Jaki materiał? Jak to było załadowane? Wygląda na to, że może to być zadanie domowe .
grfrazee
Zakładam, że pytasz o to, dlaczego materiał plastyczny ma mniejszą wytrzymałość na rozerwanie, niż ostateczną siłę. Ma to związek z różnicą między naprężeniem inżynierskim a rzeczywistym stresem. Oto kilka prostych zasobów do rozpoczęcia: en.wikipedia.org/wiki/Stress%E2%80%93strain_curve en.wikipedia.org/wiki/Ultimate_tensile_strength academic.uprm.edu/pcaceres/Courses/MatEng3045/EME8-2.pdf image.slidesharecdn.com/...
Mark

Odpowiedzi:

10

To jest spowodowane przewężenie .

Kiedy słupek jest napięty, mają miejsce dwa przeciwstawne mechanizmy:

  • Pasek traci obszar przekroju poprzecznego, ponieważ próbuje zachować swoją objętość podczas rozciągania (patrz Współczynnik Poissona ).
  • Gdy pasek zaczyna cierpieć na plastyczne odkształcenia, ulega przemianie Hartowanie naprężeniowe i rośnie moduł sprężystości.

Tak długo jak wzrost modułu sprężystości jest większy niż utrata obszaru, zmierzone naprężenie (lub siła) będzie wzrastać. Jednak w pewnym momencie materiał zaczyna tracić obszar szybciej, niż twardnieje, co oznacza, że ​​siła potrzebna do dalszego odkształcania elementu zaczyna zmniejszać się, aż element osiągnie maksymalną zdolność odkształcania i zaskoczy.

Teraz, jeśli mierzysz siłę i dzielisz przez pierwotny przekrój poprzeczny elementu, aby uzyskać wyniki naprężeń, wtedy będą one miały ten sam profil, co wyniki siły: zwiększając się do szczytowego obciążenia, a następnie spadając do punktu awarii . Jest to znane jako stres inżynierski .

Jeśli jednak użyjesz specjalnego sprzętu do pomiaru rzeczywistej powierzchni przekroju, ponieważ zmienia się ona podczas testu, zobaczysz, że naprężenie faktycznie wzrosło podczas całego testu z powodu hartowania pod wpływem stresu. Jest to znane jako prawdziwy stres .

Oto wykres pokazujący różnicę między inżynierią a rzeczywistym stresem. Czerwona linia reprezentuje stres inżynierski i niebieski, prawdziwy stres.

enter image description here
Źródło: Wikipedia

Jak sama nazwa wskazuje, inżynierowie zwykle wykorzystują stres inżynierski z tego prostego powodu, że jest on nieskończenie łatwiejszy do zmierzenia i zaprojektowania. Jak pokazuje powyższy diagram, różnica pomiędzy inżynierią a rzeczywistym stresem w zakresie elastyczności, gdzie spędzamy 95% naszego czasu jest bardzo mała.

Wasabi
źródło