عمران , مکانیک , مهندسی 198 بازدید

در منحنی تنش-کرنش، بعد از نقطه تسلیم، ماده در وضعیت تغییر شکل پلاستیک با نرخ بالا قرار می‌گیرد. در این وضعیت، امکان جابجایی بیشتر ماده دشوارتر می‌شود که این مسئله باعث افزایش مقاومت آن خواهد شد. همان طور که در منحنی‌های تنش-کرنش زیر قابل مشاهده است، در فاصله بین نقطه تسلیم (Y) و نقطه مقاومت نهایی (U)، مقاومت ماده افزایش می‌یابد. دلیل این افزایش مقاومت، «سخت‌شوندگی کرنش» (Strain Hardening) است. این رفتار، با عناوین دیگری نظیر «کرنش سخت‌شوندگی»، «کرنش سختی» و «سردکاری» نیز شناخته می‌شود.

منحنی تنش-کرنش الف) ماده شکننده؛ ب) ماده شکل‌پذیر (حقوق معنونی این تصویر متعلق به وبسایت MechaniCalc است.)

یک ماده شکل‌پذیر می‌تواند پس از رسیدن به مقاومت نهایی نیز بار اعمال شده را تحمل کند. اگرچه، پس از نقطه مقاومت نهایی، توانایی تحمل بار ماده به دلیل کم شدن مساحت سطح مقطع تقلیل می‌یابد. شیب کاهش تحمل بار از شیب افزایش مقاومت بیشتر خواهد بود. در فاصله بین مقاومت نهایی (U) و نقطه شکست (F)، مقاومت مهندسی ماده کاهش می‌یابد و پدیده باریک شدگی رخ می‌دهد.

در منحنی تنش-کرنش ماده شکننده (الف)، بین نقطه تسلیم (Y) و مقاومت نهایی (U)، ناحیه بسیار کوچکی برای سخت‌شوندگی کرنش قابل مشاهده است. توجه داشته باشید که شاید در عمل، یک ماده شکننده هیچ رفتار تسلیم یا سخت‌شوندگی کرنش از خود بروز ندهد. در این حالت، ماده در بخش خطی منحنی (پیش از رسیدن به Y) شکسته می‌شود. چنین رفتاری را معمولاً در سرامیک‌ها و بتن می‌توان مشاهده کرد.

از آنجایی که سخت‌شوندگی کرنش همیشه بین نقطه تسلیم و نقطه نهایی رخ می‌دهد، در برخی از مواقع، نسبت مقاومت نهایی به مقاومت تسلیم، به عنوان مقدار سخت‌شوندگی کرنش ماده مورد استفاده قرار می‌گیرد. نسبت سخت‌شوندگی کرنش به صورت زیر نوشته می‌شود:

نسبت سخت‌شوندگی کرنش:

مقادیر نسبت سخت‌شوندگی کرنش در فلزات، معمولاً بین 1.2 تا 1.4 قرار دارد. اگر ماده‌ای بیش از حد الاستیک تحت بارگذاری قرار گیرد، تغییر شکل آن به صورت دائمی خواهد بود و پس از باربرداری، کرنش الاستیک بازیابی می‌شود اما کرنش پلاستیک باقی می‌ماند.

شکل زیر، منحنی تنش-کرنش ماده‌ای تحت بارگذاری بیش از نقطه تسلیم (Y) را نشان می‌دهد. همان گونه که مشاهده می‌شود، در مرحله اول، بارگذاری در مسیر ‘O-Y-Y صورت گرفت. پس از رسیدن تنش و کرنش به نقطه ‘Y، بار اعمال شده برداشته شد. از آنجایی که ماده بیش از حد الاستیک تحت بارگذاری قرار داشت، تنها بخش الاستیک کرنش بازیابی شده و مقداری تغییر شکل دائمی در ماده باقی مانده است. اگر ماده دوباره تحت بارگذاری مجدد قرار گیرد، مسیر O’-Y’-F را طی خواهد کرد. ‘O’-Y، همان خط باربرداری مرحله قبل است. از این پس در این ماده، ‘Y، نقطه تسلیم جدید خواهد بود. توجه داشته باشید که ‘O’-Y به صورت خطی و دارای شیب برابر با مدول الاستیک است و نقطه ‘Y نیز تنش بیشتری نسبت به Y دارد. بنابراین، ماده در این حالت، نقطه تسلیم بیشتر یا در واقع، مقاومت تسلیم بیشتری نسبت به حالت قبل خواهد داشت. این پدیده، به دلیل سخت‌شوندگی کرنش در اثر بارگذاری بیشتر از حد الاستیک رخ می‌دهد.

(حقوق معنونی این تصویر متعلق به وبسایت MechaniCalc است.)

با قرار دادن ماده در حالت سخت‌شوندگی کرنش، ناحیه الاستیک افزایش می‌یابد و تنش تسلیم آن نیز بیشتر از پیش خواهد شد. با این وجود، شکل‌پذیری ماده در این وضعیت کاهش می‌یابد زیرا کرنش بین ‘Y تا F، از کرنش بین Y تا F کمتر خواهد بود.

امیدواریم این آموزش برایتان مفید واقع شده باشد. اگر به مطالعه موضوعات مشابه علاقه‌مند هستید، مطالب زیر را به شما پیشنهاد می‌کنیم:

بر اساس رای 3 نفر

آیا این مطلب برای شما مفید بود؟

نظر شما چیست؟

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *