Rezistența la tracțiune vs rezistența la curgere - Analizarea diferențelor

Rezistența la tracțiune și rezistența la curgere sunt doi termeni diferiți. Cu toate acestea, este esențial să știi când să determine fiecare variabilă și de ce este importantă.

Exact pe asta ne vom concentra în acest articol.

Ce este rezistența la tracțiune?

Rezistența la tracțiune este cantitatea de forțe pe care materialele le pot suporta înainte de începerea ruperii. De obicei, examinăm acest lucru atunci când supuneți materialul la o forță de întindere, folosind un tester de rezistență a sârmei metalice .

Adică, este punctul de pe o curbă tensiune-deformare în care materialul ajunge la punctul cel mai îndepărtat în care poate rezista la tensiune.

Unitățile de măsură sunt:

• Megapascali (MPa)
• Lire pe inch pătrat (Psi)

Aceste unități se bazează pe forța pe zonă.

Mai important, această proprietate este critică în aplicațiile în care materialele sunt supuse forțelor de tragere sau întindere.

Ce este puterea de curgere?

La limita de curgere, toate materialele nu mai sunt elastice și începe posibilitatea de deformare plastică.

De obicei, unitățile de măsură sunt:

• Megapascali (MPa)
• Lire pe inch pătrat (psi)

Rețineți că limita de curgere ajută la proiectarea multor componente structurale. Cu o cunoaștere a limitei de curgere, va preveni deformarea semnificativă a materialelor sub sarcină.

Explorarea diferențelor de rezistență la tracțiune și rezistență la curgere

Mărimea și unitățile de măsură

Ambele sunt măsurate în megapascali (MPa). Alternativ, puteți utiliza lire pe inch pătrat (psi).

Rețineți că aceste unități reprezintă forța aplicată pe unitatea de suprafață. În ciuda asemănărilor de mai sus, mărimile acestor două puncte forte sunt diferite într-un mod semnificativ.

Rezistența la tracțiune este de obicei mai mare în comparație cu limita de curgere. Luați, de exemplu, oțelul structural:

Rezistența sa la tracțiune poate fi în jur de 400-500 MPa, în timp ce limita sa de curgere este de obicei mai mică, în jur de 250-300 MPa.

Această diferență este foarte semnificativă deoarece indică capacitatea materialului de a tolera stres mai mare înainte de defectare. Adică dincolo de doar punctul de deformare permanentă.

Punct de măsurare

Pentru limita de curgere, îi vei determina valoarea într-un punct în care materialul se modifică de la deformarea elastică. Adică, acolo unde este reversibil la deformarea plastică. În același timp, nu puteți inversa materialul la forma sau dimensiunea inițială.

Deformarea elastică este o etapă care se aplică legea lui Hooke unde stresul este proporțional cu deformarea. Această etapă este previzibilă. Dar, mai important, limita de curgere ajută la indicarea limitei de siguranță.

Este important să măsurați rezistența la tracțiune într-un punct în care orice material nu poate reține niciun grad de solicitare. Trebuie să vă amintiți, forțele mai mari pot provoca fracturi.

Fracturarea determină capacitatea materialului de a suporta sarcina, care se poate reduce semnificativ după începerea gâtului. Gâtul este locul în care există o reducere localizată a suprafeței secțiunii transversale care prezice o defecțiune care se profilează.

Pe de altă parte, rezistența la tracțiune evidențiază punctul final de rupere.

Încărcare

Limita de curgere descrie niveluri mai ridicate de stres. De obicei, acesta este un punct de încărcare chiar înainte de a începe deformarea permanentă.

În proiectarea inginerească, limita de curgere este foarte esențială, deoarece ajută la asigurarea faptului că materialele pot suporta sarcini fără a se deforma ireversibil.

Inginerii proiectează structuri pentru a funcționa în regiunea elastică, care este sub limita de curgere pentru a evita deformarea permanentă. Pe de altă parte, rezistența la tracțiune se concentrează mai mult pe sarcina maximă. Adică, sarcina pe care orice material o poate suporta înainte de rupere.

Rezistența la tracțiune este esențială pentru înțelegerea capacității finale de încărcare. Cu toate acestea, este mai relevant atunci când se iau în considerare marjele de siguranță și condițiile de defecțiune, mai degrabă decât limitele operaționale de zi cu zi.

Comportament sub stres

Dacă sarcina este îndepărtată, un material poate reveni la forma inițială. Acest lucru se datorează faptului că materialul se deformează elastic la început, deoarece îl veți supune unei solicitări crescânde.

Dincolo de limita de curgere, un material nu poate reveni la forma sa originală. Prin urmare, la limita de curgere, elasticitatea se termină. Îți vei da seama că începe deformarea plastică permanentă.

Pe măsură ce supuneți orice material la o presiune mai mare, acesta va ajunge la punctul de rezistență la tracțiune. Adică va fi aproape de rupere.

Acest comportament este necesar în prognoza cum va funcționa un anumit material în lumea reală. O rezistență mai mare la tracțiune suportă sarcini mai mari și rezistă mai bine la deformarea permanentă.

Curba efort-deformare

Într-o curbă tensiune-deformare, punctul de curgere este descris ca locul în care o curbă se abate de la linia dreaptă. Abaterea este foarte minimă și necesită măsurare precisă.

Dar, mai important, vârful curbei reprezintă rezistența la tracțiune. Pe de altă parte, ruptura materialului este reprezentată de punctul cel mai înalt înainte ca curbele să înceapă să scadă.

Curba oferă o reprezentare vizuală a tranziției unui material de la momentul în care este elastic până la momentul în care eșuează.

Acum, aria de sub curba până la punctul de curgere indică posibilitatea acesteia de a recupera energia elastică. Pe de altă parte, zona dincolo de limita de curgere până la rezistența la tracțiune indică o rupere din cauza deformării plastice.

Importanța în aplicațiile de inginerie

În proiectarea inginerească, limita de curgere este un factor important pe care trebuie să îl luați în considerare atunci când alegeți materiale pentru componentele structurale.

Trebuie să vă asigurați că, în condiții normale, nu are loc deformarea plastică. Acest lucru se datorează faptului că va compromite integritatea structurală a pieselor.

În inginerie civilă, limita de curgere a materialelor din oțel și beton este esențială pentru proiectarea clădirilor și alte infrastructuri. Pentru a se asigura că nu există nicio deformare permanentă care ar putea duce la prăbușire, grinzile și stâlpii sunt proiectate să funcționeze sub limita de curgere.

Inginerii folosesc puterea de curgere pentru a incorpora factori de siguranță în proiectele lor. Acest lucru se realizează prin asigurarea că solicitarea maximă operațională este mai mică decât limita de curgere a materialului. Această abordare păstrează o evidență a imperfecțiunilor materialelor și a sarcinilor neprevăzute.

Limita de curgere afectează, de asemenea, durabilitatea și durata de viață a elementelor. În industria auto, menținerea limitei de curgere asigură că piesele auto pot suporta sarcini repetitive fără a se deforma.

Pe de altă parte, rezistența la tracțiune este crucială atunci când se evaluează sarcina maximă, pe care un material o poate reține înainte de cedarea totală. Prin urmare, înțelegerea rezistenței la tracțiune ajută la prezicerea modului și când un material poate eșua din cauza condițiilor de suprasarcină.

Vă va ajuta să proiectați mecanisme de siguranță pentru a preveni defectarea materialului.

Rezistența la tracțiune este un criteriu principal atunci când se selectează aplicații de înaltă performanță. Rezistența ridicată la tracțiune rezistă la presiunea internă, cum ar fi transportul lichidelor sub presiune înaltă. Materialele cu rezistență ridicată la tracțiune rămân intacte și funcționale în condiții extreme.

Forțe intermoleculare

Limita de curgere este strâns legată de structura internă a unui material. Se referă în mod specific la rezistența moleculelor sau atomilor săi în timpul primelor etape de deformare plastică. Deformarea plastică este punctul în care forma unui material începe să se schimbe permanent.

În acest caz, rezistența este influențată de factori precum densitatea de dislocare. Adică, cu cât densitatea de dislocare este mai mare, cu atât limita de curgere este mai mare, deoarece obstrucționează mișcarea de dislocare.

Acest lucru face ca materialul să se deformeze plastic mai complex.

Mărimea boabelor este un alt factor care afectează rezistența. Boabele mai mici, implică mai multă graniță, ceea ce poate împiedica posibilele mișcări și luxații. Este un fenomen numit Efect Hall-Petch.

În schimb, rezistența la tracțiune este afectată de capacitatea forțelor de coeziune din interiorul unui material de a-și păstra integritatea structurală atunci când este supus la tensiune. Forțele de coeziune sunt controlate de atomii care se leagă în material.

În cele din urmă, la rezistența la tracțiune, forțele de coeziune sunt depășite provocând cedarea materialului. În metale, rezistența la tracțiune este afectată de forțele care provoacă legarea dintre atomi. Este necesar să se rupă aceste forțe pentru ca materialul să se rupă.

Concluzie

Rezistenta la tracțiune și la curgere sunt foarte distincte. Dar, mai important, analizarea celor două variabile vă va ajuta să alegeți un material potrivit pentru orice aplicație.

Dacă un material poate rezista oricărui efect de încărcare depinde de analiza atentă a acestor variabile.

Dacă începeți un atelier de prelucrare a materialelor, la TSINFA, vă vom ajuta să obțineți cele mai bune utilaje pentru dvs operatii de prelucrare. Pentru orice întrebări, contactați-ne acum.