Odkształcenie elastyczne a plastyczne
Odkształcenie to efekt zmiany kształtu obiektu fizycznego po przyłożeniu siły zewnętrznej do powierzchni. Siły można przykładać na powierzchnię jako normalne, styczne lub momenty obrotowe. Jeśli ciało nie zmienia swojego kształtu, nawet nieznacznie pod wpływem sił zewnętrznych, obiekt określa się jako doskonały obiekt stały. Doskonałe ciała stałe nie występują w naturze; każdy przedmiot ma swoje własne deformacje. W tym artykule omówimy, czym są odkształcenia sprężyste i plastyczne, jak występują one w przyrodzie i jakie są ich zastosowania.
Elastyczna deformacja
Kiedy zewnętrzne naprężenie jest przykładane do ciała stałego, ciało ma tendencję do rozsuwania się. Powoduje to zwiększenie odległości między atomami w sieci. Każdy atom stara się przyciągnąć swojego sąsiada jak najbliżej. Powoduje to siłę, która próbuje oprzeć się odkształceniu. Siła ta jest znana jako odkształcenie. Jeśli wykreślony zostanie wykres zależności naprężenia od odkształcenia, będzie to wykres liniowy dla niektórych niższych wartości odkształcenia. Ten obszar liniowy to strefa, w której przedmiot jest odkształcany sprężyście. Elastyczna deformacja jest zawsze odwracalna. Jest obliczany zgodnie z prawem Hooke'a. Zgodnie z prawem Hooke'a dla zakresu sprężystości materiału zastosowane naprężenie jest równe iloczynowi modułu Younga i odkształcenia materiału. Elastyczna deformacja ciała stałego jest procesem odwracalnym, gdy przyłożone naprężenie zostaje usunięte, ciało stałe powraca do swojego pierwotnego stanu.
Odkształcenia plastyczne
Kiedy wykres zależności naprężenia od odkształcenia jest liniowy, mówi się, że układ jest w stanie sprężystym. Jednak gdy naprężenie jest duże, wykres przechodzi mały skok na osiach. Jest to granica, przy której następuje odkształcenie plastyczne. Ta granica jest znana jako granica plastyczności materiału. Odkształcenie plastyczne występuje głównie w wyniku zsuwania się dwóch warstw ciała stałego. Ten proces poślizgu jest nieodwracalny. Odkształcenie plastyczne jest czasami nazywane odkształceniem nieodwracalnym, ale niektóre rodzaje odkształcenia plastycznego są w rzeczywistości odwracalne. Po skoku granicy plastyczności wykres naprężenia w funkcji odkształcenia staje się gładką krzywą ze szczytem. Szczyt tej krzywej jest znany jako ostateczna siła. Po ostatecznym wzmocnieniu materiał zaczyna się „przewężać”, powodując nierówności gęstości na długości. To sprawia, że w materiale znajdują się obszary o bardzo małej gęstości, dzięki czemu jest on łatwo łamliwy. Podczas hartowania metalu stosuje się odkształcenie plastyczne w celu dokładnego upakowania atomów.
Jaka jest różnica między odkształceniem sprężystym a odkształceniem plastycznym?
- Główna różnica między odkształceniem elastycznym a odkształceniem plastycznym polega na tym, że odkształcenie sprężyste jest zawsze odwracalne, a odkształcenie plastyczne jest nieodwracalne, z wyjątkiem kilku bardzo rzadkich przypadków.
- W przypadku odkształcenia sprężystego wiązania między cząsteczkami lub atomami pozostają nienaruszone, ale tylko zmieniają swoją długość; Zjawisko odkształcenia plastycznego, takie jak poślizg płyty, występuje w wyniku całkowitego rozerwania wiązań.
- Odkształcenie sprężyste zachowuje zależność liniową od naprężenia, podczas gdy odkształcenie plastyczne zachowuje zależność zakrzywioną ze szczytem.
