Każdy materiał ma zestaw właściwości, które określają jego dalsze cechy. Jedną z tych cech jest odporność na naprężenia mechaniczne, zwane naprężeniami ostatecznymi. Pod tym pojęciem rozumie się nie tylko zniszczenie materiału w miejscu pęknięcia, ale także pojawienie się deformacji szczątkowej. Innymi słowy jest to przeciwdziałanie siłom zewnętrznym, które prowadzą do osłabienia siły. Artykuł mówi o tym, czym jest takie napięcie, w jaki sposób jest obliczane i wyznaczane.
Co to za wskaźnik?
Ostateczne naprężenie materiału to maksymalna wytrzymałość na rozciąganie, która musi być przyłożona do jego powierzchni przekroju poprzecznego, której materiał może wytrzymać aż do całkowitego zniszczenia lub złamania. Prosty wzór obliczeniowy wygląda tak: naprężenie jest równe sile podzielonej przez powierzchnię. Widać z niego, że im większy obszar, tym mniejsza siła jest potrzebna.przytwierdzać. To samo dotyczy i na odwrót. Im mniejszy przekrój przedmiotu obrabianego, tym więcej siły potrzeba do jego złamania.
Jednak wskaźniki sztywności różnych materiałów nie są takie same. Niektóre są kruche, inne elastyczne. Maksymalne dopuszczalne naprężenie dla każdego jest określane za pomocą testów mechanicznych. Wynik uważa się za osiągnięty, gdy na powierzchni próbki pojawiają się zewnętrzne oznaki naruszenia integralności. Mogą być wyrażone w postaci zniszczenia lub złamania. W przypadku tych ostatnich stosuje się termin „granica plastyczności”. Pierwsza mówi o kruchości, druga - o plastyczności.
Oba koncepcje są związane z ostatecznym naprężeniem, przy którym wytrzymałość materiału zostaje zerwana. Rozważmy bardziej szczegółowo, jak te dwa pojęcia są rozróżniane.
Napięcie i płynność
Sztywność materiałów można podzielić na dwie koncepcje, takie jak kruchość i ciągliwość:
- Pierwsza z nich polega na zniszczeniu struktury próbki już przy niewielkich siłach działających. Elastyczne materiały są odporne na uderzenia zewnętrzne, pozostawiając jedynie szczątkową deformację w postaci pęknięcia. Wynika z tego, że dla elementów plastikowych kryterium kruchości jest zginanie, gdyż następuje ono wcześniej niż całkowite zniszczenie.
- Aby zgiąć próbkę, musisz włożyć mniej wysiłku niż złamać. Dlatego w przypadku części z tworzyw sztucznych ostatecznym naprężeniem jest granica plastyczności. Produkty kruche również mają płynność, ale ten wskaźnik jest dla nich za mały.
Napięcie,która występuje w przekroju próbki nazywamy obliczoną. Następnie rozważymy to bardziej szczegółowo.
Wzory do obliczania naprężeń
Obliczanie naprężeń granicznych odbywa się według następującego wzoru:
s=s(poprz.) / n
Gdzie:
- s - naprężenie normalne skierowane prostopadle do powierzchni produktu;
- s(prev.) - naprężenie graniczne, które prowadzi do całkowitego zniszczenia próbki lub do jej odkształcenia, a dla materiałów ciągliwych (miękkich) wartość implikuje granicę plastyczności, a dla elementów kruchych - wytrzymałość na rozciąganie;
- n - znormalizowany współczynnik bezpieczeństwa niezbędny do kompensacji chwilowych przeciążeń konstrukcji roboczych wykonanych z tego materiału.
Aby obliczyć obciążenia ścinające, użyj wzoru:
t=s / 1 + v
W tym:
- t - naprężenie ścinające;
- v - współczynnik Poissona, który jest stosowany do określonego materiału budowlanego.
Wniosek
Wskaźnik naprężeń jest ważnym parametrem do obliczania wytrzymałości konstrukcji roboczej. Znajduje zastosowanie w projektowaniu elementów nośnych. Pomaga określić, w jakim stopniu część spełniła swoją funkcję i jej żywotność.
