Saagise tugevus vs tõmbetugevus: materiaalse mehaanika võtmemõõdikud

Saagise tugevus vs tõmbetugevus: materiaalse mehaanika võtmemõõdikud

Metallide määratlemiseks kasutatavate erinevate terminite mõistmine on nende komponentide õigesti rakendamiseks hädavajalik. Saagijõud ja tõmbetugevus on kaks kõige olulisemat füüsilist omadust, kuid mis on need kaks terminit ja mis vahe on nende vahel?

Saagitugevus viitab punktile, kus materjal lakkab elastselt (ajutiselt) deformeerumist ja alustab stressi korral plastiliselt (püsivalt) deformeerumist.

Elastne deformatsioon on siis, kui materjal on painutatud, venitatud, keerdunud või kokkusurutud ja naaseb seejärel algse kuju juurde pärast koormuse eemaldamist. Plastist deformatsioon on püsiv deformatsioon, kus komponent või materjal muudab pärast jõu rakendamist kuju.

Materjali tugevuse määratlemiseks kasutatakse sageli voolavust, kuna enamikul juhtudel pole see deformeerunud, see pole enam funktsionaalne. Mehaaniliste omaduste osas on tootluse tugevus projekti või komponendi materjali täpsustamisel üks olulisemaid omadusi.

Mis on tõmbetugevus?
Tõmbetugevus, sageli lühendatud UTS -na, on mõõde, kui palju stressi võib materjal enne purunemist taluda. Terase jaoks on see tavaliselt 130-140% voolavuse tugevusest.

UTS -punkt ei ole punkt, kus materjal puruneb, vaid pigem punkt, kus materjali tüve muutub globaalsest ühtlasest deformatsioonist lokaliseeritud deformatsioonini, mis avaldub komponendi venitamise ja ahenemisena (kui see ebaõnnestub pinges).

Mis vahe on saagikuse tugevuse ja tõmbetugevuse vahel?
Saagise tugevus on punkt, kus materjal hakkab plastiliselt deformeeruma, see tähendab, et see paindub või venitab, samas kui tõmbetugevus on maksimaalne stress, mida materjal talub.

Ehkki mõlemad tegurid on olulised, kasutatakse komponentide materjalide määramisel sagedamini saagikust. Selle põhjuseks on asjaolu, et kui materjal ületab plastilise deformatsiooni punkti, ei saa seda enam kasutada. Hästi kavandatud komponent rõhutatakse sõltuvalt rakendusest ja selle ohutustegurist tavaliselt ainult 50% -le selle tootlustugevusest.

Kas tõmbetugevus on kõrgem kui saagikuse tugevus?
Sellistes materjalides nagu maheda terase tugevus on umbes 30-40% madalam kui tõmbetugevus, kuid see ei kehti kõigi metallide kohta. Rabedates materjalides, nagu kõrge süsinikuteras, on tõmbetugevus vaid pisut kõrgem kui saagikuse tugevus, kuna materjal puudub elastsus ja seetõttu ei deformeeri see enne purunemist palju.

Kuidas mõõdetakse voolavuse tugevust ja tõmbetugevust?
Tõmbetugevus ja voolavus on tehnilised pinged, mida mõõdetakse jõuna ühiku kohta, tavaliselt naela ruuttolli kohta (PSI) Põhja -Ameerikas ja Pascalsis või MegaPascalis rahvusvahelises süsteemis. Standardiseeritud testid on tavalised, kasutades kas lamedaid või ümaraid katseid.

Hüdrauliline või kruvi tüüpi tester venitab proovi ja pinget ja pinget registreerides proovi. Enamikul homogeensetel metallidel on lineaarne pinge-tüve seos kuni saagikuse tugevuseni.

Milline on tavaliste materjalide saagikus?

Materjali tugevus sõltub suuresti konkreetsetest legeerivatest elementidest. Siin on mõned näited ühiste insenerimaterjalide saagikuse ja tõmbetugevuse kohta:

Nagu näete, on plastilistel materjalidel, nagu alumiinium ja vask, nende saagikuse ja tõmbetugevuse vahel suur lõhe, samas kui rabedatel materjalidel, näiteks kõrge süsiniku tööriistaterastel, on vastupidine.

Faktid tõmbejõu kohta
Volfram on kõigi metallide kõrgeim tõmbetugevus, umbes 980 MPa.

Mõnedel väga kõrvaltoimetel, näiteks kuldsel, on saagikuse tugevus kõrgem kui tõmbetugevus, kuna need kaetakse madalamate pingetega, kuid võivad ulatuda oluliselt rohkem kui metallid, näiteks teras.

Kuigi ämblikusiidi tõmbetugevus on ainult 1,5 GPa, on see massi järgi terasst viis korda tugevam.