خزش (Creep) و رفتار مواد پس از باربرداری (تغییر شکل الاستیک و پلاستیک):
یک نمونه تحت کشش را در نظر بگیرید که منحنی تنش-کرنش آن از نقطه O به سمت نقطه A حرکت می کند (شکل زیر). اگر بار اعمال شده را در نقطه A حذف کنیم، مقادیر تنش و کرنش دقیقاً از روی همان مسیر قبلی (OA) به نقطه اولیه (O) بازمی گردند.
این رفتار با عنوان «الاستیسیته» (Elasticity) شناخته می شود. به موادی که دارای خاصیت الاستیسیته هستند، مواد «الاستیک» (Elastic) می گویند.
توجه داشته باشید که برای الاستیک بودن یک ماده، ضرورتی در خطی بودن مسیر O تا A نیست (این مسیر می تواند همانند شکل زیر غیر خطی باشد).
اکنون فرض کنید که نمونه قبلی را دوباره تحت بارگذاری قرار داده و سطح بارگذاری را تا نقطه B ادامه دهیم (شکل زیر).
با اجرای باربرداری در این نقطه، ماده مسیر BC را بر روی منحنی طی می کند. این مسیر باربرداری با بخش اولیه منحنی بارگذاری موازی است. در نقطه C، فرآیند باربرداری به انتهای خود می رسد.
با این وجود، کرنشی موسوم به «کرنش باقیمانده» (Residual Strain) یا «کرنش دائمی» (Permanent Strain) به اندازه خط OC درون ماده باقی می ماند.
در نتیجه، طول نمونه مورد آزمایش پس از باربرداری نسبت به طول آن پیش از بارگذاری بیشتر می شود. به این کشیدگی باقیمانده، «تغییر شکل دائم» (Permanent Set) می گویند.
از میان کرنش کل به وجود آمده در حین بارگذاری (OD)، کرنشی معادل خط CD به صورت الاستیک بازیابی می شود و کرنش OC به طور دائمی در نمونه باقی می ماند.
بنابراین، بخشی از تغییر شکل نمونه در حین باربرداری به حالت اول بازمی گردد. موادی که چنین رفتاری را از خود به نمایش می گذارند، «نیمه الاستیک» (Partially Elastic) نام دارند.
بین نقطه A و B بر روی منحنی تنش-کرنش، نقطه ای وجود دارد (E) که قبل از آن ماده به صورت الاستیک و بعد از آن به صورت نیمه الاستیک رفتار می کند.
به منظور یافتن موقعیت این نقطه، چندین چرخه بارگذاری و باربرداری با در نظر گرفتن سطوح مختلف تنش صورت می گیرد.
اگر هیچ تغییر شکل دائمی در ماده رخ ندهد، رفتار آن تا سطح مشخص شده برای تنش به صورت الاستیک کامل است.
فرآیند بارگذاری و باربرداری را می توان برای مقادیر بیشتر تنش تکرار کرد. در نهایت، تنشی حاصل خواهد شد که در آن، تمامی کرنش به وجود آمده پس از باربرداری بازیابی نمی شود.
با استفاده از این فرآیند، حد بالایی ناحیه الاستیک قابل تعیین خواهد شد (نقطه E در شکل بالا). میزان تنش در این نقطه با عنوان «حد الاستیک» (Elastic Limit) شناخته می شود.
بسیاری از مواد، در ابتدای منحنی تنش-کرنش خود دارای یک ناحیه خطی هستند. میزان تنش در حد بالایی این ناحیه خطی، «حد تناسب» (Proportional Limit) نام دارد.
حد الاستیک معمولاً با حد تناسب برابر یا کمی بالاتر از آن است. از این رو، این دو مقدار در بسیاری از مواد یکسان در نظر گرفته می شوند.
برای فولاد نرم، تنش تسلیم در نزدیکی حد تناسب قرار دارد. به همین دلیل، در مسائل کاربردی معمولاً مقادیر تنش تسلیم، حد الاستیک و حد تناسب برای این فولاد برابر در نظر گرفته می شوند.
باید توجه داشت که این موضوع برای تمامی مواد صادق نیست. به عنوان مثال، حد الاستیک مواد لاستیکی بسیار بیشتر از حد تناسب آن ها است.
رفتار ماده پس از حد الاستیک، با عنوان «پلاستیسیته» (Plasticity) شناخته می شود.
در شکل بالا بعد از ناحیه الاستیک، یک ناحیه پلاستیک نیز وجود دارد. هنگام ایجاد تغییر شکل های بزرگ پلاستیک در یک ماده شکل پذیر، «جریان پلاستیک» (Plastic Flow) در ماده رخ می دهد.
|
|
|
|
| نماد اعتماد الکترونیک | نشان ملی ثبت | گواهی شامد ارشاد |
© کلیه حقوق مادی و معنوی این وب سایت متعلق به داده پردازان هومان پویان می باشد.
