ANO ANG PAGSISIKAP NG ANI AT KUNG PAANO MAKUHA ITO? - PISIKAL - 2025

Ang pagbubunga ng ani ay tinukoy bilang pagsisikap na kinakailangan para sa isang bagay na magsimulang permanenteng mabigo, iyon ay, upang sumailalim sa pagpapapangit ng plastik nang hindi masira o bali.

Dahil ang limitasyong ito ay maaaring medyo hindi wasto para sa ilang mga materyales at ang katumpakan ng kagamitan na ginamit ay isang bigat na kadahilanan, sa engineering napagpasyahan na ang ani ng stress sa mga metal tulad ng istruktura na bakal ay isa na gumagawa ng 0.2% permanenteng pagpapapangit sa ang bagay.

Larawan 1. Ang mga materyales na ginamit sa konstruksyon ay sinubukan upang matukoy kung magkano ang pagkapagod na may kakayahang makasama. Pinagmulan: Pixabay.

Ang pag-alam ng halaga ng ani ng stress ay mahalaga upang malaman kung naaangkop ang materyal para sa paggamit na nais mong ibigay sa mga bahagi na ginawa nito. Kapag ang isang bahagi ay nabigo na lampas sa nababanat na limitasyon, maaaring hindi nito magawa nang maayos ang inilaan nitong pag-andar at dapat mapalitan.

Upang makuha ang halagang ito, ang mga pagsusuri ay karaniwang isinasagawa sa mga halimbawang ginawa gamit ang materyal (mga tubo ng pagsubok o mga ispesimento), na napapailalim sa iba't ibang mga stress o naglo-load, habang sinusukat ang pagpahaba o pag-inat na naranasan nila sa bawat isa. Ang mga pagsubok na ito ay kilala bilang mga tensyon na pagsusulit.

Upang maisagawa ang isang tensile test, simulan sa pamamagitan ng paglalapat ng isang puwersa mula sa zero at unti-unting madagdagan ang halaga hanggang sa masira ang sample.

Strain stress curves

Ang mga pares ng data na nakuha ng pagsubok na makunat ay naka-plot sa pamamagitan ng paglalagay ng pag-load sa vertical axis at ang pilay sa pahalang na axis. Ang resulta ay isang graph na tulad ng ipinakita sa ibaba (figure 2), na tinatawag na curve ng stress-strain para sa materyal.

Mula dito maraming mga mahahalagang mekanikal na katangian ang tinutukoy. Ang bawat materyal ay may sariling curve ng stress-strain. Halimbawa, ang isa sa pinaka pinag-aralan ay ang istruktura na bakal, na tinatawag ding banayad o mababang carbon steel. Ito ay isang materyal na malawakang ginagamit sa konstruksyon.

Ang curve ng stress-strain ay may mga natatanging lugar kung saan ang materyal ay may isang tiyak na pag-uugali alinsunod sa inilapat na pag-load. Ang kanilang eksaktong hugis ay maaaring magkakaiba-iba, ngunit gayunpaman mayroon silang ilang mga katangian sa karaniwan, na inilarawan sa ibaba.

Para sa kung ano ang sumusunod tingnan ang figure 2, na tumutugma sa mga pangkalahatang tuntunin sa istruktura na bakal.

Larawan 2. Straw ng Stress-strain para sa bakal. Pinagmulan: nabago mula sa Hans Topo1993

Ang nababanat na zone

Ang lugar mula O hanggang A ay ang nababanat na lugar, kung saan ang Batas ng Hooke ay may bisa, kung saan proporsyonal ang pagkapagod at pilay. Sa zone na ito ang materyal ay ganap na nakuhang muli pagkatapos ng aplikasyon ng stress. Ang Point A ay kilala bilang ang limitasyon ng proporsyonalidad.

Sa ilang mga materyales, ang curve na pupunta mula sa O hanggang A ay hindi isang tuwid na linya, ngunit gayunpaman sila ay nababanat. Ang mahalagang bagay ay ang pagbalik nila sa kanilang orihinal na hugis kapag ang pag-singil ay huminto.

Elastic-plastic zone

Susunod mayroon kaming rehiyon mula sa A hanggang B, kung saan ang pagpapapangit ay tumataas nang mas mabilis sa pagsusumikap, na iniiwan silang dalawa na hindi proporsyonal. Ang slope ng curve ay bumababa at sa B ito ay nagiging pahalang.

Mula sa punto B, ang materyal ay hindi na nakakabawi ng orihinal na hugis nito at ang halaga ng pagkapagod sa puntong iyon ay itinuturing na ang stress stress.

Ang lugar mula B hanggang C ay tinatawag na ani o kilabot na lugar ng materyal. Doon nagpapatuloy ang pagpapapangit kahit na ang pag-load ay hindi tumataas. Maaari rin itong bawasan, na kung bakit sinasabing ang materyal sa kondisyong ito ay perpektong plastik.

Plastic zone at bali

Sa rehiyon mula C hanggang D, isang hardening hardening ay nangyayari, kung saan ang materyal ay nagtatanghal ng mga pagbabago sa istraktura nito sa antas ng molekular at atomic, na nangangailangan ng higit na pagsisikap upang makamit ang mga deformations.

Para sa kadahilanang ito, ang curve ay nakakaranas ng isang paglaki na nagtatapos kapag naabot ang maximum na stress σ _max.

Mula sa D hanggang E mayroon pa ring pagpapapangit posible ngunit may mas kaunting pag-load. Ang isang uri ng pagnipis ay nabuo sa halimbawang (ispesimen) na tinatawag na mahigpit, na sa kalaunan ay humahantong sa bali na sinusunod sa punto E. Gayunpaman, nasa punto D na ang materyal ay maaaring ituring na masira.

Paano makukuha ang pagsusumikap?

Ang nababanat na limitasyon L _e ng isang materyal ay ang pinakamataas na stress na maaari itong makatiis nang hindi nawawala ang pagkalastiko. Ito ay kinakalkula ng quient sa pagitan ng magnitude ng maximum na lakas F _m at ang cross-sectional area ng sample A.

L _e = F _m / A

Ang mga yunit ng nababanat na limitasyon sa International System ay N / m ² o Pa (Pascals) dahil ito ay isang stress. Ang nababanat na limitasyon at ang limitasyong proporsyonal sa puntong A ay napakalapit na mga halaga.

Ngunit tulad ng sinabi sa simula, maaaring hindi madaling matukoy ang mga ito. Ang ani ng stress na nakuha sa pamamagitan ng curve ng stress-strain ay ang praktikal na pagkilala sa nababanat na limitasyon na ginamit sa engineering.

Gumawa ng stress mula sa curve ng stress-strain

Upang makuha ito, ang isang linya ay iginuhit kahanay sa linya na tumutugma sa nababanat na zone (ang sumusunod sa batas ng Hooke) ngunit inilipat ng humigit-kumulang na 0.2% sa pahalang na sukat o 0.002 pulgada bawat pulgada ng pagpapapangit.

Ang linya na ito ay umaabot hanggang sa intersect nito ang curve sa isang punto na ang vertical na coordinate ay ang nais na halaga ng stress na ani, na ipinapahiwatig bilang σ _y , tulad ng ipinapakita sa figure 3. Ang curve na ito ay kabilang sa isa pang materyal na ductile: aluminyo.

Larawan 3. Kurbada ng Stress-Strense para sa aluminyo, kung saan tinutukoy ang stress ng ani. Pinagmulan: ginawa ng sarili.

Ang dalawang mga materyal na ductile tulad ng bakal at aluminyo ay may iba't ibang mga curves ng stress-strain. Halimbawa, ang aluminyo, ay walang halos pahalang na seksyon ng bakal na nakikita sa naunang seksyon.

Ang iba pang mga materyales na itinuturing na marupok tulad ng baso, huwag dumaan sa mga yugto na inilarawan sa itaas. Ang pagkalagot ay nangyayari nang matagal bago mangyari ang kapansin-pansin na mga pagpapapangit

Mahalagang detalye na dapat tandaan

- Ang mga puwersa na isinasaalang-alang sa prinsipyo ay hindi isinasaalang-alang ang pagbabago na walang alinlangan na nangyayari sa cross-sectional area ng ispesimen. Nagpapahiwatig ito ng isang maliit na error na naitama sa pamamagitan ng paghawak ng totoong mga stress, ang mga isinasaalang-alang ang pagbawas sa lugar habang ang pagpapapangit ng ispesimen ay tataas.

- Ang temperatura na isinasaalang-alang ay normal. Ang ilang mga materyales ay ductile sa mababang temperatura, habang ang iba pang malutong ay kumikilos bilang ductile sa mas mataas na temperatura.

Mga Sanggunian

1. Beer, F. 2010. Mekanismo ng mga materyales. McGraw Hill. Ika-5. Edisyon. 47-57.
2. Mga Engineers Edge. Kakalakasan Nabawi mula sa: engineersedge.com.
3. Gumapang stress. Nabawi mula sa: instron.com.ar
4. Valera Negrete, J. 2005. Mga tala sa Pangkalahatang pisika. UNAM. 101-103.
5. Wikipedia. Kilabot. Nabawi mula sa: Wikipedia.com