Deformaatio vs rasitus | Elastinen muodonmuutos ja plastinen muodonmuutos, Hooken laki
Deformaatio on kehon muodon muutosta siihen kohdistuvien voimien ja paineen vaikutuksesta. Venymä on esineen elastisuuden synnyttämä voima. Sekä muodonmuutos että venymä ovat kaksi erittäin tärkeää käsitettä, joista keskustellaan materiaalitieteen alla. Nämä käsitteet ovat elintärkeitä oppiaineiden, kuten materiaalitieteen, konetekniikan, maa- ja vesirakentamisen ja jopa biologisten tieteiden ymmärtämisessä. Muodonmuutosten ja jännitysten osuus näissä tieteissä on v altava, ja nämä käsitteet ovat elintärkeitä menestyäkseen näillä aloilla. Tässä artikkelissa aiomme keskustella siitä, mitä muodonmuutos ja venymä ovat, niiden määritelmät, muodonmuutoksen ja venymän yhtäläisyydet ja lopuksi muodonmuutoksen ja venymän erot.
Kiinnitys
Kun kiinteään runkoon kohdistetaan ulkoinen rasitus, keholla on taipumus vetää itsensä irti. Tämä aiheuttaa atomien välisen etäisyyden kasvamisen hilassa. Jokainen atomi yrittää vetää naapurinsa mahdollisimman lähelle. Tämä aiheuttaa voiman, joka yrittää vastustaa muodonmuutosta. Tätä voimaa kutsutaan jännitykseksi. Tämä vaikutus voidaan selittää sidosten potentiaalienergialla. Materiaalin sisällä olevat sidokset toimivat kuin pieniä jousia. Atomin neutraali- tai tasapainoasento on silloin, kun kohteeseen ei vaikuta voimaa. Kun voimaa kohdistetaan, sidokset venyvät tai supistuvat. Tämä saa sidosten potentiaalisen energian kasvamaan. Tämän synnyttämä potentiaalienergia puolestaan luo voiman, joka on päinvastainen kuin kohdistettu voima. Tätä voimaa kutsutaan jännitykseksi.
Muodonmuutos
Deformaatio on minkä tahansa esineen muodon muutosta siihen vaikuttavien voimien vaikutuksesta. Deformaatio on kahdessa muodossa. Ne ovat nimittäin elastinen muodonmuutos ja plastinen muodonmuutos. Jos piirretään jännityksen ja venymän kuvaaja, käyrä on lineaarinen joillekin pienemmille venymäarvoille. Tämä lineaarinen alue on vyöhyke, jossa esine on vääntynyt elastisesti. Elastinen muodonmuutos on aina palautuva. Se lasketaan Hooken lain avulla. Hooken laki sanoo, että materiaalin kimmoalueella kohdistettu jännitys on yhtä suuri kuin Youngin moduulin ja materiaalin venymän tulo. Kiinteän aineen elastinen muodonmuutos on palautuva prosessi, kun kohdistettu jännitys poistetaan, kiintoaine palaa alkuperäiseen tilaansa. Kun jännitys-venymäkäyrä on lineaarinen, järjestelmän sanotaan olevan elastisessa tilassa. Kuitenkin, kun jännitys on korkea, juoni ohittaa pienen hypyn akseleilla. Tämä on raja, jossa siitä tulee plastinen muodonmuutos. Tätä rajaa kutsutaan materiaalin myötörajaksi. Muovinen muodonmuutos tapahtuu useimmiten johtuen kahden kiinteän aineen kerroksen liukumisesta. Tämä liukuprosessi ei ole palautuva. Plastista muodonmuutosta kutsutaan joskus peruuttamattomaksi muodonmuutokseksi, mutta itse asiassa jotkin plastisen muodonmuutoksen muodot ovat palautuvia.
Mitä eroa on jännityksen ja muodonmuutoksen välillä?
• Venymä on voimaa, kun taas muodonmuutos on muodon muutosta.
• Venymä on mitattava suure, kun taas muodonmuutos ei ole mitattavissa.
• Kohteeseen kohdistuva rasitus riippuu täysin käytetystä ulkoisesta voimasta. Esineen muodonmuutos riippuu ulkoisesta voimasta, materiaalista ja siitä, onko materiaali elastisessa vai plastisessa muodonmuutoksessa.
