ความแข็งแรงแรงดึงเทียบกับความแข็งแรงการยืดหยุ่น – การวิเคราะห์ความแตกต่าง

ความแข็งแรงแรงดึงและความแข็งแรงการยืดหยุ่นเป็นคำศัพท์สองคำที่แตกต่างกัน อย่างไรก็ตาม การรู้ว่าเมื่อใดจึงควรพิจารณาตัวแปรแต่ละตัวและเหตุใดจึงมีความสำคัญจึงเป็นสิ่งสำคัญ

นั่นคือสิ่งที่เราจะเน้นในบทความนี้

ความแข็งแรงแรงดึงคืออะไร?

ความแข็งแรงแรงดึงคือปริมาณของแรงที่วัสดุสามารถทนได้ก่อนที่จะเริ่มแตกหัก โดยปกติแล้ว เราจะตรวจสอบสิ่งนี้เมื่อคุณใช้แรงยืดกับวัสดุโดยใช้เครื่องทดสอบความแข็งแรงของลวดโลหะ -

นั่นคือเป็นจุดบนเส้นโค้งความเค้น-ความเครียดซึ่งวัสดุจะถึงจุดที่อยู่ไกลที่สุดที่สามารถทนต่อแรงดึงได้

หน่วยวัดมีดังนี้:

• เมกะปาสกาล (MPa)
• ปอนด์ต่อตารางนิ้ว (Psi)

หน่วยเหล่านี้จะขึ้นอยู่กับแรงต่อพื้นที่

ที่สำคัญกว่านั้น คุณสมบัติเหล่านี้มีความสำคัญอย่างยิ่งในการใช้งานที่วัสดุต้องอยู่ภายใต้แรงดึงหรือแรงยืด

Yield Strength คืออะไร?

เมื่อมีความแข็งแรงถึงจุดยืดหยุ่น วัสดุทั้งหมดจะหยุดมีความยืดหยุ่นและเริ่มมีความเป็นไปได้ที่อาจเกิดการเสียรูปถาวร

โดยทั่วไปหน่วยการวัดมีดังนี้:

• เมกะปาสกาล (MPa)
• ปอนด์ต่อตารางนิ้ว (psi)

โปรดจำไว้ว่าความแข็งแรงในการยืดตัวช่วยในการออกแบบส่วนประกอบโครงสร้างหลายๆ ส่วน เมื่อมีความรู้เกี่ยวกับความแข็งแรงในการยืดตัวแล้ว ความรู้ดังกล่าวจะช่วยป้องกันไม่ให้วัสดุเสียรูปอย่างมีนัยสำคัญภายใต้แรงกด

การสำรวจความแตกต่างในความแข็งแรงแรงดึงและความแข็งแรงการยืดหยุ่น

ขนาดและหน่วยวัด

หน่วยวัดทั้งสองมีหน่วยเป็นเมกะปาสกาล (MPa) หรือจะใช้หน่วยปอนด์ต่อตารางนิ้ว (psi) ก็ได้

โปรดจำไว้ว่าหน่วยเหล่านี้แสดงถึงแรงที่ใช้ต่อหน่วยพื้นที่ แม้จะมีความคล้ายคลึงกันดังกล่าวข้างต้น แต่ขนาดของจุดแข็งทั้งสองนี้ก็แตกต่างกันอย่างมีนัยสำคัญ

ความแข็งแรงแรงดึงมักจะสูงกว่าความแข็งแรงจุดยืดหยุ่น ตัวอย่างเช่น เหล็กโครงสร้าง:

ความแข็งแรงแรงดึงอาจอยู่ที่ประมาณ 400-500 MPa ในขณะที่ความแข็งแรงผลผลิตโดยทั่วไปจะต่ำกว่า ซึ่งอยู่ที่ประมาณ 250-300 MPa

ความแตกต่างนี้มีความสำคัญมาก เนื่องจากบ่งบอกถึงความสามารถของวัสดุในการทนต่อแรงเครียดที่สูงขึ้นก่อนที่จะเกิดความล้มเหลว ซึ่งก็คือมากกว่าแค่จุดที่เกิดการเสียรูปถาวร

จุดวัด

สำหรับค่าความแข็งแรงของผลผลิต คุณจะต้องกำหนดค่าของวัสดุ ณ จุดที่วัสดุเปลี่ยนจากการเปลี่ยนรูปยืดหยุ่น กล่าวคือ จุดที่วัสดุสามารถกลับคืนสู่การเปลี่ยนรูปพลาสติกได้ ในขณะเดียวกัน คุณไม่สามารถเปลี่ยนวัสดุให้กลับเป็นรูปร่างหรือขนาดเดิมได้

การเสียรูปยืดหยุ่นเป็นขั้นตอนที่ใช้ กฎของฮุค โดยที่ความเครียดจะแปรผันตามความเครียด ขั้นตอนนี้สามารถคาดเดาได้ แต่ที่สำคัญกว่านั้น ความแข็งแรงยืดหยุ่นช่วยระบุขีดจำกัดของความปลอดภัย

การวัดความแข็งแรงในการดึง ณ จุดที่วัสดุใดๆ ไม่สามารถทนต่อแรงดึงใดๆ ได้นั้นเป็นสิ่งสำคัญ ควรจำไว้ว่าแรงที่มากเกินไปอาจทำให้เกิดการแตกหักได้

การแตกหักทำให้วัสดุไม่สามารถรับน้ำหนักได้ ซึ่งอาจลดลงอย่างมากหลังจากเกิดการแตกคอ การแตกคอเกิดขึ้นเมื่อพื้นที่หน้าตัดลดลงเฉพาะจุด ซึ่งบ่งชี้ถึงความล้มเหลวที่อาจเกิดขึ้น

ในทางกลับกัน ความแข็งแรงแรงดึงเน้นย้ำถึงจุดสิ้นสุดของความล้มเหลว

กำลังโหลด

ความแข็งแรงในการยืดตัวอธิบายถึงระดับความเค้นที่สูงขึ้น โดยปกติแล้ว นี่คือจุดรับน้ำหนักก่อนที่จะเริ่มเกิดการเสียรูปถาวร

ในการออกแบบทางวิศวกรรม ความแข็งแรงเป็นสิ่งสำคัญมาก เนื่องจากช่วยให้มั่นใจได้ว่าวัสดุสามารถรับน้ำหนักได้โดยไม่เสียรูปจนไม่สามารถกลับคืนสภาพได้

วิศวกรออกแบบโครงสร้างให้ทำงานภายในบริเวณยืดหยุ่น ซึ่งอยู่ต่ำกว่าจุดยืดหยุ่นเพื่อหลีกเลี่ยงการเสียรูปถาวร ในทางกลับกัน ความแข็งแรงในการดึงจะเน้นที่การรับน้ำหนักสูงสุดมากกว่า นั่นคือ การรับน้ำหนักที่วัสดุใดๆ สามารถรับได้ก่อนที่จะแตกหัก

ความแข็งแรงในการดึงเป็นสิ่งสำคัญสำหรับการทำความเข้าใจความสามารถในการรับน้ำหนักสูงสุด อย่างไรก็ตาม ความแข็งแรงในการดึงมีความสำคัญมากกว่าเมื่อพิจารณาถึงขอบเขตความปลอดภัยและเงื่อนไขความล้มเหลว มากกว่าขีดจำกัดการทำงานในแต่ละวัน

พฤติกรรมภายใต้ความเครียด

หากนำภาระออก วัสดุจะกลับคืนสู่รูปร่างเดิมได้ เนื่องจากวัสดุจะเสียรูปอย่างยืดหยุ่นในช่วงแรก เนื่องจากคุณจะต้องรับแรงที่เพิ่มมากขึ้น

เมื่อวัสดุมีความแข็งแรงเกินกว่าที่กำหนด วัสดุก็ไม่สามารถกลับคืนสู่รูปเดิมได้ ดังนั้น เมื่อความแข็งแรงถึงกำหนด ความยืดหยุ่นก็จะสิ้นสุดลง คุณจะพบว่าการเสียรูปถาวรได้เริ่มต้นขึ้น

เมื่อคุณเพิ่มแรงกดให้กับวัสดุใดๆ มากขึ้น วัสดุนั้นก็จะถึงจุดที่มีแรงดึงสูง นั่นคือ วัสดุนั้นใกล้จะแตกหักแล้ว

พฤติกรรมนี้จำเป็นในการคาดการณ์ว่าวัสดุบางชนิดจะมีประสิทธิภาพอย่างไรในโลกแห่งความเป็นจริง ความแข็งแรงแรงดึงที่สูงขึ้นจะรับน้ำหนักได้มากขึ้นและต้านทานการเสียรูปถาวรได้ดีกว่า

กราฟความเค้น-ความเครียด

ในกราฟความเค้น-ความเครียด จุดยืดหยุ่นจะอธิบายว่าเป็นจุดที่กราฟเบี่ยงเบนจากเส้นตรง การเบี่ยงเบนจะน้อยมากและต้องวัดอย่างแม่นยำ

แต่ที่สำคัญกว่านั้น จุดสูงสุดของเส้นโค้งแสดงถึงความแข็งแรงในการดึง ในทางกลับกัน การแตกหักของวัสดุจะแสดงด้วยจุดสูงสุดก่อนที่เส้นโค้งจะเริ่มลดลง

เส้นโค้งนี้แสดงภาพที่แสดงการเปลี่ยนผ่านของวัสดุตั้งแต่เมื่อมีความยืดหยุ่นไปจนถึงเมื่อล้มเหลว

ขณะนี้ พื้นที่ใต้เส้นโค้งถึงจุดยืดหยุ่นบ่งชี้ถึงความเป็นไปได้ในการฟื้นคืนพลังงานยืดหยุ่น ในทางกลับกัน พื้นที่เหนือจุดยืดหยุ่นจนถึงความแข็งแรงแรงดึงบ่งชี้ถึงการแตกหักอันเนื่องมาจากการเสียรูปพลาสติก

ความสำคัญในการประยุกต์ใช้ทางวิศวกรรม

ในการออกแบบทางวิศวกรรม ความแข็งแรงเป็นปัจจัยสำคัญที่คุณจะต้องพิจารณาเมื่อเลือกใช้วัสดุสำหรับส่วนประกอบโครงสร้าง

คุณควรตรวจสอบให้แน่ใจว่าภายใต้สภาวะปกติ การเสียรูปพลาสติกจะไม่เกิดขึ้น เนื่องจากจะส่งผลกระทบต่อความสมบูรณ์ของโครงสร้างของชิ้นส่วน

ในงานวิศวกรรมโยธา ความแข็งแรงของเหล็กและวัสดุคอนกรีตมีความสำคัญอย่างยิ่งต่อการออกแบบอาคารและโครงสร้างพื้นฐานอื่นๆ เพื่อให้แน่ใจว่าไม่มีการเสียรูปถาวรที่อาจนำไปสู่การพังทลาย คานและเสาจึงได้รับการออกแบบให้ทำงานต่ำกว่าความแข็งแรง

วิศวกรใช้ค่าความแข็งแรงในการยืดตัวเพื่อรวมปัจจัยด้านความปลอดภัยไว้ในการออกแบบ โดยทำให้แน่ใจว่าความเค้นในการทำงานสูงสุดนั้นต่ำกว่าค่าความแข็งแรงในการยืดตัวของวัสดุ แนวทางนี้จะบันทึกความไม่สมบูรณ์แบบของวัสดุและภาระที่ไม่คาดคิด

ความแข็งแรงของผลผลิตยังส่งผลกระทบต่อความทนทานและอายุการใช้งานของชิ้นส่วนต่างๆ ในอุตสาหกรรมยานยนต์ การรักษาความแข็งแรงของผลผลิตจะช่วยให้ชิ้นส่วนยานยนต์สามารถทนต่อแรงซ้ำๆ ได้โดยไม่เสียรูป

ในทางกลับกัน ความแข็งแรงในการดึงถือเป็นสิ่งสำคัญเมื่อต้องประเมินภาระสูงสุดที่วัสดุสามารถรับได้ก่อนที่จะเกิดความเสียหายอย่างสมบูรณ์ ดังนั้น การทำความเข้าใจเกี่ยวกับความแข็งแรงในการดึงจะช่วยให้คาดการณ์ได้ว่าวัสดุจะเกิดความเสียหายได้อย่างไรและเมื่อใดเนื่องจากสภาวะการรับน้ำหนักเกิน

มันจะช่วยคุณออกแบบกลไกที่ปลอดภัยจากความล้มเหลวเพื่อป้องกันความล้มเหลวของวัสดุ

ความแข็งแรงในการดึงเป็นเกณฑ์หลักในการเลือกใช้งานที่มีประสิทธิภาพสูง ความแข็งแรงในการดึงสูงสามารถทนต่อแรงกดดันภายในได้ เช่น ในการขนส่งของเหลวภายใต้แรงดันสูง วัสดุที่มีความแข็งแรงในการดึงสูงจะคงสภาพและใช้งานได้แม้ในสภาวะที่รุนแรง

แรงระหว่างโมเลกุล

ความแข็งแรงของวัสดุสัมพันธ์อย่างใกล้ชิดกับโครงสร้างภายในของวัสดุ โดยเฉพาะอย่างยิ่งเกี่ยวข้องกับความต้านทานในโมเลกุลหรืออะตอมของวัสดุในระยะแรกของการเสียรูปถาวร การเสียรูปถาวรคือจุดที่รูปร่างของวัสดุเริ่มเปลี่ยนแปลงอย่างถาวร

ในกรณีนี้ ความต้านทานจะได้รับอิทธิพลจากปัจจัยต่างๆ เช่น ความหนาแน่นของการเคลื่อนตัว กล่าวคือ ยิ่งความหนาแน่นของการเคลื่อนตัวสูงขึ้นเท่าใด ความแข็งแรงในการยืดหยุ่นก็จะสูงขึ้นเท่านั้น เนื่องจากความหนาแน่นดังกล่าวจะขัดขวางการเคลื่อนตัวของการเคลื่อนตัว

ส่งผลให้วัสดุเกิดการเสียรูปเชิงพลาสติกได้ยากยิ่งขึ้น

ขนาดของเมล็ดพืชเป็นอีกปัจจัยหนึ่งที่ส่งผลต่อความต้านทาน เมล็ดพืชที่เล็กลงหมายถึงขอบเมล็ดพืชที่มากขึ้น ซึ่งอาจขัดขวางการเคลื่อนตัวและการเคลื่อนตัวที่อาจเกิดขึ้นได้ ปรากฏการณ์นี้เรียกว่า เอฟเฟกต์ฮอลล์-เพ็ตช์-

ในทางกลับกัน ความแข็งแรงในการดึงจะได้รับผลกระทบจากความสามารถของแรงยึดเกาะภายในวัสดุในการรักษาความสมบูรณ์ของโครงสร้างเมื่อได้รับแรงดึง แรงยึดเกาะจะถูกควบคุมโดยพันธะของอะตอมในวัสดุ

ในที่สุด แรงยึดเหนี่ยวจะหมดลงเมื่อแรงดึงเพิ่มขึ้น ส่งผลให้วัสดุแตกหัก ในโลหะ แรงดึงจะได้รับผลกระทบจากแรงที่ทำให้เกิดพันธะระหว่างอะตอม จำเป็นต้องทำลายแรงเหล่านี้เพื่อให้วัสดุแตกหัก

บทสรุป

ความแข็งแรงในการดึงและความยืดหยุ่นมีความแตกต่างกันมาก แต่ที่สำคัญกว่านั้น การวิเคราะห์ตัวแปรทั้งสองจะช่วยให้คุณเลือกวัสดุที่เหมาะสมสำหรับการใช้งานใดๆ ได้

การที่วัสดุจะทนต่อแรงกดทับใดๆ ได้หรือไม่นั้น ขึ้นอยู่กับการวิเคราะห์ตัวแปรต่างๆ เหล่านี้อย่างรอบคอบ

หากคุณกำลังเริ่มต้นเวิร์กช็อปการประมวลผลวัสดุที่ TSINFA เราจะช่วยให้คุณได้รับเครื่องจักรที่ดีที่สุดสำหรับคุณ การดำเนินการกลึง. หากมีข้อสงสัยใด ๆ ติดต่อเราตอนนี้-