نمودار تنش-کرنش مهندسی: تفاوت میان نسخه‌ها

محتوای حذف‌شده محتوای افزوده‌شده

درخط

نسخهٔ ‏۶ دسامبر ۲۰۱۷، ساعت ۲۳:۵۱

نمودار تنش-کرنش مهندسی معمول‌ترین نوع نمودار تنش-کرنش است که در آن مقادیر تنش و کرنش از ابعاد اولیهٔ (تغییر شکل نیافتهٔ) نمونه محاسبه می‌شوند.^[۱] در اکثر جامدات (به استثنای برخی از پلیمرهای لاستیکی) بخش ابتدایی این منحنی خطی بوده و مربوط به تغییر شکل الاستیک برگشت‌پذیر است.^[۲] رفتار مواد تحت تنش کششی را می‌توان بر اساس شکل نمودار تنش-کرنش مهندسی آن‌ها طبقه‌بندی کرد:

رفتار الاستیک

این نوع نمودار تنش-کرنش نشانگر رفتار کاملاً کشسان است. در این حالت ماده هیچ‌گونه تغییر شکل پلاستیکی از خود نشان نمی‌دهد و کاملاً از قانون هوک تبعیت می‌کند.^[۳]^[۴]

$\sigma =E\varepsilon$

که در اینصورت تنش ( $\sigma$ ) با کرنش ( $\varepsilon$ ) رابطهٔ خطی داشته و ضریب تناسب (E) مدول یانگ نامیده می‌شود. در هنگام باربرداری نیز این مواد کاملاً به حالت اولیهٔ خود بازمی‌گردند.^[۵] این مواد بدون تغییرشکل پلاستیک، بصورت ترد می‌شکند. شیشه‌ها، سنگ‌ها، اکثر سرامیک‌ها و پلیمر‌های دارای پیوند عرضی زیاد رفتاری شبیه این نمودار دارند.^[۶]

رفتار ویسکوالاستیک

رفتار الاستیک-پلاستیک یکنواخت

وقتی ماده‌ای امکان تغییر شکل پلاستیک داشته‌باشد، منحنی تنش-کرنش مهندسی آن به صورت روبرو خواهد بود.^[۷] از آنجایی که این مواد نقطهٔ تسلیم مشخصی ندارند، از کرنش قرارداد تسلیم برای تعیین نقطهٔ تسلیم در آنها استفاده می‌شود. حد تسلیم تنشی در نظر گرفته می‌شود که کرنش مومسانی برابر با کرنش قراردادی تسلیم ایجاد کند.

رفتار الاستیک-پلاستیک غیریکنواخت

در برخی از مواد نمودار تنش-کرنش دندانه‌دار دارند.^[۸] این نوع نمودار نشان‌دهندهٔ تغییرات ساختاری ناهمگن در ماده است. ایجاد دوقلویی یا اثر پورتوین-لوشاتلیه ناشی از اتم‌های محلول یا برهم‌کنش تهیجایی‌ها با نابجایی‌ها می‌تواند باعث به وجود آمدن این نوع رفتار در مواد شود.

رفتار الاستیک-پلاستیک غیریکنواخت، پلاستیک یکنواخت

^[۹]

فولادها بطور معمول تا نقطهٔ تسلیم رفتار خطی از خود نشان می‌دهند. این ناحیه از نمودار، ناحیهٔ تغییرشکل الاستیک نامیده می‌شود. پس از تسلیم (تسلیم بالایی) تنش تا میزان تسلیم پایینی کاهش می‌یابد که به دلیل آزاد شدن قفل‌های لومر-کاترل و تشکیل نوارهای لودر است. سپس بعد از مقداری تغییر شکل در تنش ثابت به دلیل کار سختی دوباره تنش تا استحکام نهایی افزایش می‌یابد. پس از استحکام نهایی به علت گلویی شدن سطح مقطع نمونه کاهش یافته و تنش مهندسی کاهش می‌یابد. این فرایند تا نقطهٔ شکست ادامه پیدا می‌کند.

رفتار الاستیک-پلاستیک غیریکنواخت، پلاستیک یکنواخت

برخی از پلیمرهای بلورین هنگام تغییر شکل پلاستیک از خود چنین رفتاری نشان می‌دهند.^[۱۰] در این حالت پس از تسلیم بالایی و افت نیرو، کشش سرد آغاز می‌شود که مانند نقطهٔ تسلیم پایینی در رفتار نوع IV است ولی این ناحیه وسیع‌تر بوده و در آن واحدهای ساختاری پلیمرها در برابر نیرو جهت‌گیری می‌کنند این فرایند باعث افزایش استحکام پلیمر در برابر نیرو می‌شود.

پانویس

منابع

Hertzberg, Richard W (1996). Deformation and Fracture Mechanics of Engineering Materials (به انگلیسی) (4th ed.). USA: John Wiley and Sons, Inc.
Pelleg, Joshua (2013). Gladwell, G.M.L (ed.). Mechanical Properties of Materials. Solid Mechanics And Its Applications (به انگلیسی). Vol. 190. Dordrecht: Springer Science+Business Media. doi:10.1007/978-94-007-4342-7.
Pilkey, Walter D (2005). Formulas for stress, strain, and structural matrices (به انگلیسی) (4th ed.). USA: John Wiley and Sons, Inc.

[1] Pilkey, Formulas for stress..., 158.

[2] Pelleg, Mechanical Properties of Materials, 7.

[3] Hertzberg, Deformation and Fracture..., 6.

[4] Pelleg, Mechanical Properties of Materials, 4.

[5] Hertzberg, Deformation and Fracture..., 9.

[6] Hertzberg, Deformation and Fracture..., 9.

[7] Hertzberg, Deformation and Fracture..., 16.

[8] Hertzberg, Deformation and Fracture..., 28.

[9] Hertzberg, Deformation and Fracture..., 29.

[10] Hertzberg, Deformation and Fracture..., 30.

[۱]

[۲]

[۳]

[۴]

[۵]

[۶]

[۷]

[۸]

[۹]

[۱۰]

@@ خط ۵: / خط ۵: @@
 {{small|{{last edited by}}}}
 }}[[رده:صفحه‌های گسترده در دست ساخت]]
-'''نمودار تنش-کرنش مهندسی''' معمول‌ترین نوع [[نمودار تنش-کرنش]] است که در آن مقادیر [[تنش (مکانیک)|تنش]] و [[کرنش]] از ابعاد اولیهٔ (تغییر شکل نیافتهٔ) نمونه محاسبه می‌شوند.<ref>{{پک|Pilkey|2005|ک=Formulas for stress...|ص=158|زبان=en}}</ref>
+'''نمودار تنش-کرنش مهندسی''' معمول‌ترین نوع [[نمودار تنش-کرنش]] است که در آن مقادیر [[تنش (مکانیک)|تنش]] و [[کرنش]] از ابعاد اولیهٔ (تغییر شکل نیافتهٔ) نمونه محاسبه می‌شوند.<ref>{{پک|Pilkey|2005|ک=Formulas for stress...|ص=158|زبان=en}}</ref> در اکثر جامدات (به استثنای برخی از پلیمرهای لاستیکی) بخش ابتدایی این منحنی خطی بوده و مربوط به تغییر شکل الاستیک برگشت‌پذیر است.<ref>{{پک|Pelleg|2013|ک=Mechanical Properties of Materials|ص=7|زبان=en}}</ref> رفتار مواد تحت تنش کششی را می‌توان بر اساس شکل نمودار تنش-کرنش مهندسی آن‌ها طبقه‌بندی کرد:
+=== رفتار الاستیک ===
-بر اساس شکل نمودار تنش-کرنش مهندسی، رفتار مواد به ۵ دسته مختلف تقسیم می‌شود:
-=== رفتار الاستیک: نوع I ===
 [[پرونده:Stress-strain glass.svg|thumb|left|نمودار تنش-کرنش شیشه]]
-رفتار نوع I نشانگر رفتار کاملاً [[کشسان]] است. در این حالت ماده هیچ‌گونه [[تغییر شکل پلاستیک]]ی از خود نشان نمی‌دهد و کاملاً از [[قانون هوک]] تبعیت می‌کند.<ref>{{پک|Hertzberg|1996|ک=Deformation and Fracture...|ص=6|زبان=en}}</ref>
+این نوع نمودار تنش-کرنش نشانگر رفتار کاملاً [[کشسان]] است. در این حالت ماده هیچ‌گونه [[تغییر شکل پلاستیک]]ی از خود نشان نمی‌دهد و کاملاً از [[قانون هوک]] تبعیت می‌کند.<ref>{{پک|Hertzberg|1996|ک=Deformation and Fracture...|ص=6|زبان=en}}</ref><ref>{{پک|Pelleg|2013|ک=Mechanical Properties of Materials|ص=4|زبان=en}}</ref>
 <math>\sigma = E \varepsilon</math>
-در هنگام باربرداری نیز این مواد کاملاً به حالت اولیهٔ خود بازمی‌گردند.<ref>{{پک|Hertzberg|1996|ک=Deformation and Fracture...|ص=9|زبان=en}}</ref> این مواد بدون تغییرشکل پلاستیک، بصورت [[شکست ترد|ترد]] می‌شکند. [[شیشه]]‌ها، [[سنگ]]‌ها، اکثر [[سرامیک]]‌ها و [[پلیمر]]‌های دارای [[پیوند عرضی]] زیاد رفتاری شبیه این نمودار دارند.<ref>{{پک|Hertzberg|1996|ک=Deformation and Fracture...|ص=9|زبان=en}}</ref>
+که در اینصورت تنش (<math>\sigma</math>) با کرنش (<math>\varepsilon</math>) رابطهٔ خطی داشته و ضریب تناسب (E) [[مدول یانگ]] نامیده می‌شود. در هنگام باربرداری نیز این مواد کاملاً به حالت اولیهٔ خود بازمی‌گردند.<ref>{{پک|Hertzberg|1996|ک=Deformation and Fracture...|ص=9|زبان=en}}</ref> این مواد بدون تغییرشکل پلاستیک، بصورت [[شکست ترد|ترد]] می‌شکند. [[شیشه]]‌ها، [[سنگ]]‌ها، اکثر [[سرامیک]]‌ها و [[پلیمر]]‌های دارای [[پیوند عرضی]] زیاد رفتاری شبیه این نمودار دارند.<ref>{{پک|Hertzberg|1996|ک=Deformation and Fracture...|ص=9|زبان=en}}</ref>
 {{پاک‌کن}}
-=== رفتار الاستیک-پلاستیک یکنواخت: نوع II ===
+=== رفتار ویسکوالاستیک ===
+=== رفتار الاستیک-پلاستیک یکنواخت ===
 [[پرونده:Stress v strain Aluminum 2.png|thumb|left|نمودار تنش-کرنش مهندسی آلومینیوم{{سخ}}۱-[[استحکام نهایی]]{{سخ}}۲-[[استحکام تسلیم]]{{سخ}}۳-[[حد تناسب]]{{سخ}}۴-[[شکست]]{{سخ}}۵-کرنش قراردادی تسلیم]]
 وقتی ماده‌ای امکان تغییر شکل پلاستیک داشته‌باشد، منحنی تنش-کرنش مهندسی آن به صورت روبرو خواهد بود.<ref>{{پک|Hertzberg|1996|ک=Deformation and Fracture...|ص=16|زبان=en}}</ref> از آنجایی که این مواد نقطهٔ تسلیم مشخصی ندارند، از کرنش قرارداد تسلیم برای تعیین نقطهٔ تسلیم در آنها استفاده می‌شود. حد تسلیم تنشی در نظر گرفته می‌شود که کرنش مومسانی برابر با کرنش قراردادی تسلیم ایجاد کند.
@@ خط ۲۴: / خط ۲۴: @@
 {{پاک‌کن}}
-=== رفتار الاستیک-پلاستیک غیریکنواخت: نوع III ===
+=== رفتار الاستیک-پلاستیک غیریکنواخت ===
 [[پرونده:Beispiel einfluss plc-effekt spannung uber dehnung.png|thumb|left]]
 در برخی از مواد نمودار تنش-کرنش دندانه‌دار دارند.<ref>{{پک|Hertzberg|1996|ک=Deformation and Fracture...|ص=28|زبان=en}}</ref> این نوع نمودار نشان‌دهندهٔ تغییرات ساختاری ناهمگن در ماده است. ایجاد [[دوقلویی]] یا [[اثر پورتوین-لوشاتلیه]] ناشی از اتم‌های محلول یا برهم‌کنش [[تهیجایی]]‌ها با [[نابجایی]]‌ها می‌تواند باعث به وجود آمدن این نوع رفتار در مواد شود.
 {{پاک‌کن}}
-=== رفتار الاستیک-پلاستیک غیریکنواخت، پلاستیک یکنواخت: نوع IV ===
+=== رفتار الاستیک-پلاستیک غیریکنواخت، پلاستیک یکنواخت ===
 [[پرونده:Stress v strain A36 2.png|thumb|left|منحنی تنش-کرنش مهندسی یک [[فولاد]] سازه‌ای معمولی{{سخ}}۱-[[استحکام نهایی]]{{سخ}}۲-[[استحکام تسلیم]]{{سخ}}۳-شکست{{سخ}}۴-ناحیه [[کار سختی]]{{سخ}} ۵-ناحیه [[گلویی‌شدن]]]]<ref>{{پک|Hertzberg|1996|ک=Deformation and Fracture...|ص=29|زبان=en}}</ref>
@@ خط ۳۵: / خط ۳۵: @@
 {{پاک‌کن}}
-=== رفتار الاستیک-پلاستیک غیریکنواخت، پلاستیک یکنواخت: نوع V ===
+=== رفتار الاستیک-پلاستیک غیریکنواخت، پلاستیک یکنواخت ===
 [[پرونده:Stress-Strain Type V.png|thumb|left|A-B: ناحیه الاستیک{{سخ}}C: تسلیم{{سخ}}C-D: گردنی‌شدن{{سخ}}E: شکست]]
 برخی از [[پلیمر]]های [[بلور]]ین هنگام تغییر شکل پلاستیک از خود چنین رفتاری نشان می‌دهند.<ref>{{پک|Hertzberg|1996|ک=Deformation and Fracture...|ص=30|زبان=en}}</ref> در این حالت پس از تسلیم بالایی و افت نیرو، کشش سرد آغاز می‌شود که مانند نقطهٔ تسلیم پایینی در رفتار نوع IV است ولی این ناحیه وسیع‌تر بوده و در آن واحدهای ساختاری پلیمرها در برابر نیرو جهت‌گیری می‌کنند این فرایند باعث افزایش استحکام پلیمر در برابر نیرو می‌شود.
@@ خط ۴۶: / خط ۴۶: @@
 {{چپ‌چین}}
 * {{یادکرد کتاب | نام خانوادگی =Hertzberg| نام =Richard W| عنوان =Deformation and Fracture Mechanics of Engineering Materials | سال = 1996| ناشر = John Wiley and Sons, Inc.|ویرایش=4th| مکان = USA | زبان = en| شابک =0-471-01214-9}}
+* {{یادکرد کتاب | نام خانوادگی =Pelleg| نام =Joshua | عنوان =Mechanical Properties of Materials | سال = 2013| ناشر = Springer Science+Business Media| مکان = Dordrecht |نام ویراستار =G.M.L | نام خانوادگی ویراستار =Gladwell | سری =Solid Mechanics And Its Applications | جلد =190 |زبان = en| شابک =978-94-007-4341-0|doi=10.1007/978-94-007-4342-7}}
 * {{یادکرد کتاب | نام خانوادگی =Pilkey| نام =Walter D| عنوان =Formulas for stress, strain, and structural matrices | سال = 2005| ناشر = John Wiley and Sons, Inc.|ویرایش=4th| مکان = USA | زبان = en| شابک =0-471-03221-2}}
 {{پایان چپ‌چین}}