Elastinen vs muovinen muodonmuutos
Deformaatio on fyysisen kohteen muodon muutoksen vaikutus, kun pintaan kohdistetaan ulkoinen voima. Voimat voidaan kohdistaa pintaan normaalisti, tangentiaalisesti tai vääntömomentteina. Jos kappale ei muuta muotoaan edes vähän ulkoisten voimien vaikutuksesta, kohde määritellään täydelliseksi kiinteäksi esineeksi. Täydellisiä kiinteitä kappaleita ei ole luonnossa; jokaisella esineellä on omat muodonmuutoksensa. Tässä artikkelissa keskustelemme siitä, mitä elastinen muodonmuutos ja plastinen muodonmuutos ovat, miten ne esiintyvät luonnossa ja mitkä ovat niiden sovellukset.
Elastinen muodonmuutos
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. Jos piirretään jännityksen ja venymän kuvaaja, käyrä olisi 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.
Muovinen muodonmuutos
Kun jännityksen ja venymän käyrä on lineaarinen, järjestelmän sanotaan olevan elastisessa tilassa. Kuitenkin, kun jännitys on korkea, juoni ohittaa pienen hypyn akseleilla. Tämä on raja, jolla siitä tulee plastinen muodonmuutos. Tätä rajaa kutsutaan materiaalin myötörajaksi. Muovinen muodonmuutos tapahtuu useimmiten johtuen kahden kiinteän aineen kerroksen liukumisesta. Tämä liukuprosessi ei ole palautuva. Muovinen muodonmuutos tunnetaan joskus peruuttamattomana muodonmuutoksena, mutta jotkut plastisen muodonmuutoksen muodot ovat itse asiassa palautuvia. Myötölujuushypyn jälkeen jännitys-venymäkäyrä muuttuu tasaiseksi käyräksi, jossa on huippu. Tämän käyrän huippu tunnetaan lopullisena vahvuutena. Äärimmäisen lujuuden jälkeen materiaali alkaa "kaulaa", jolloin tiheys muuttuu pituuden suhteen epätasaiseksi. Tämä tekee materiaalista erittäin pienitiheyksisiä alueita, mikä tekee siitä helposti rikkoutuvan. Muovista muodonmuutosta käytetään metallin karkaisussa atomien pakkaamiseksi perusteellisesti.
Mitä eroa on elastisen muodonmuutoksen ja plastisen muodonmuutoksen välillä?
– Suurin ero elastisen muodonmuutoksen ja plastisen muodonmuutoksen välillä on, että kimmoinen muodonmuutos on aina palautuva ja plastinen muodonmuutos on peruuttamaton, lukuun ottamatta joitakin erittäin harvinaisia tapauksia.
– Kimmoisessa muodonmuutoksessa molekyylien tai atomien väliset sidokset pysyvät ehjinä, mutta vain muuttavat niiden pituutta; Muoviset muodonmuutosilmiöt, kuten levyn liukuminen, johtuvat sidosten kokonaisfissiosta.
– Elastisella muodonmuutoksella on lineaarinen suhde jännityksen kanssa, kun taas plastisilla muodonmuutoksilla on kaareva suhde, jolla on huippu.
