응력-변형 곡선은 재료의 강도와 탄성의 그래픽 측정입니다. 주어진 응용 프로그램에 사용 된 재료의 거동을 예측하는 데 사용됩니다.
응력-변형 그래프는 엔지니어와 디자이너에게 재료의 강도와 탄력성의 그래픽 측정을 제공합니다. 주어진 응용 프로그램에 사용 된 재료의 거동을 예측할 수 있습니다. 그래프를 그리려면 재료가 먼저 인장 테스트를 받아야합니다.
인장 테스트는 가장 단순하고 가장 널리 구현 된 기계 테스트입니다. 그것에서, 시험 할 재료로 구성된 막대는 두 발톱 사이에 고정된다. 강도와 탄력성을 테스트하기 위해 두 발톱은 막대를 반대 방향으로 표준 속도로 당겨서 파손될 때까지 길을 뽑습니다. 막대는 스트레스 에 적용됩니다 이는 양쪽 끝 (P)에 적용되는 반대 힘의 비율과로드의 단면적 (a)의 비율과 같습니다. 이 응력은 막대를 길쭉하게하여로드를 변형시킵니다.로드는 균주에 적용됩니다. 이는 막대 길이 (ΔL)의 변화의 비율과 원래 길이 (L)와 같습니다.
스트레스-변형 시연
응력이 증가함에 따라, 그로 인한 변형은 재료의 특성에 따라 다릅니다. 관계는 그래프에 의해 절정 될 수 있으며,이 그래프는 응력-변형 곡선이라고하며, 여기서 응력은 y 축에 표시되고 변형은 x 축에 표시됩니다. 우리의 처분에는 수많은 재료가 있지만 본질적으로 두 그룹으로 분류 할 수 있습니다. 따라서, 연성 재료를 설명하는 두 가지 응력-변형 곡선과 다른 하나는 부서지기 쉬운 재료를 설명하는 두 가지 곡선이 있습니다. 먼저 전자를 고려해 봅시다.
연성 곡선
구리 또는 알루미늄과 같은 연성 물질이 스트레스를받는 경우, 초기에 생성 된 변형은 힘의 크기에 비례합니다. 이것은 직선 OA에 의해 묘사됩니다. 직선은 스트레스와 변형이 OA 전역에서 선형 또는 직접적인 관계를 공유한다는 것을 의미합니다. 또는 간단히 말해서, 물질은 Hooke의 법칙에 순종합니다. 비례 성은 일정한 경우,이 경우 영의 모듈러스 또는 재료의 탄성 계수와 동일시함으로써 제거 될 수 있습니다. 스트레스‘σ’는 Young 's Modulus‘e’ 의 산물과 같습니다. ‘∈’을 긴장시킵니다. 또한,이 지역에서, 재료는 탄성처럼 동작합니다. 그것은 appremped와 스트레스에서 해방 될 때마다 원래 모양을 유지하거나 회복합니다.
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연성 재료의 응력-변형 곡선
이 지역의 재료가 Hooke의 법칙에 순종하지 않는다는 점을 제외하고는 지역 AB에게도 마찬가지입니다. 사실은 비선형 모양에서 쉽게 분별할 수 있습니다. 이 점을 넘어서 스트레스와 변형이 선형 관계를 공유하기 때문에 점 A를 비례 한계라고합니다. 그럼에도 불구하고 재료가 Hooke의 법칙에 순종하지는 않지만 탄력성을 유지합니다. AB로 막대를 깎아 내려면 재료는 여전히 원래 모양을 회복합니다. 그러므로 포인트 B는 탄성 점으로 알려져 있습니다. 재료가 탄력적으로 견딜 수있는 최대 힘을 나타냅니다. 영역 OB는 탄성 영역이라고합니다.
.그러나 추가 스트레스는 재료를 탄성 지점의 가장자리 위로 가소 영역으로 밀어 넣습니다. 이것이 바로 포인트 B가 uppper-yield 포인트라고도하는 이유입니다. 그 너머에 재료가 스트레스에 굴복하고 플라스틱처럼 변형되기 시작합니다. 여기서 스트레스는 갑자기 떨어지지 만 변형이 너무 심해서 더 정확하게는 길이가 영구적입니다. 스트레스는 수율이 낮은 지점으로 알려진 지점 C까지 감소하지만, 관찰 할 수 있듯이 재료는 계속 길어집니다.
Necking은 응력-변형 곡선의 'D'포인트 'D'를 나타내는 반면, 골절은 포인트 'e'를 나타냅니다.
재료에서 가소성이 유도 될 때, 내부 분자 구조는 일정한 재 배열을 겪습니다. 자료는이 변화에 저항하려고 시도하고 강화하는 경향이 있습니다. 이것은 변형 경화라고합니다. 그러나, 스트레스가 증가함에 따라, 그것은 길이를 따라 길을 계속 길게하고, 지점 D가 될 때까지 점차 길고 얇아지며, 이는 재료의 최대 강도를 나타냅니다. 이것은 재료의 궁극적 인 강도 지점이라고합니다.
D보다 큰 스트레스는 너무 극심하여 신장이 막대의 가장 약한 지점에서 목을 형성하게합니다. 이제 목만 더 이상의 변형을 경험합니다. 목이 얇아지면서 부러지는 지점까지 얇아지고 약 해집니다. 재료는 이제 골절 된 것으로 알려져 있습니다. 두 개의 부러진 부분은 '컵과 원뿔'기하학을 나타냅니다. 점 E를 골절 또는 파열 지점이라고합니다.
컵과 원뿔 형상
모든 연성 재료의 응력-변형 곡선은 A, B, C, D 및 E의 값이 다를 수 있지만 모든 곡선은 일반적으로 매우 유사한 궤적을 그립니다.
부서지기 곡선
유리와 같은 취성 재료는 생성 현상을 나타내지 않는 한 동일한 관계를 공유합니다. 이 재료는 가소성 영역을 건너 뛰고 탄성 영역 직후에 골절을 겪습니다. 연성 물질과 취성 물질의 주요 차이점은 이전의 경험이 광범위한 변형을 경험하지만 후자는 변형이 거의 없다는 것입니다. 그것은 탄성 한계까지 살아남고, 그 후에는 과도한 스트레스를받을 때 골절됩니다. 유리가 가장 두드러진 예입니다. 스트레스-변형 곡선이 온도의 변화에 따라 가열 될 때까지 가열 될 때까지 성형 할 수 없으므로 골절 될 수 있습니다.
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취성 곡선
그러한 관계는 모든 재료에 대해 절름발이 될 수 있습니다. 연성 및 부서지기 쉬운 재료를 넘어 범위를 넓 으면 골절이없는 플라스틱과 같은 재료를 발견하는 것이 놀랄 것입니다. 그러나 비례 한도는 무시할 수 있습니다. 반대로, 그래프가 가파른 초기 경사를 표시하는 강철은 강도와 내구성을 나타내는 건강한 비례 한계를 자랑하지만, 골절 지점은 멀지 않기 때문에 가소성이 좋지 않습니다. 그런 다음 다양한 재료의 그래프를 검사하여 재료가 다리를 건설하기에 충분히 와이어로 사용하기에 충분히 가단성이 있는지 확인할 수 있습니다.
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다른 재료의 응력-변형 곡선
