کرنش الاستیک و پلاستیک (شکل پذیری مواد و آشنایی با مفاهیم آن):
در منحنی تنش-کرنش، پیش از حد الاستیک، کرنش ماده به صورت الاستیک است و تغییر شکل آن پس از باربرداری بازیابی می شود.
به این ترتیب، در صورت بارگذاری و باربرداری در این محدوده، ماده به طول اولیه خود باز خواهد گشت. در صورتی که بارگذاری بیشتر از حد الاستیک باشد، یک تغییر شکل دائمی در ماده باقی خواهد ماند که به آن کرنش پلاستیک گفته می شود.
در شکل بالا، هر دو کرنش الاستیک و پلاستیک در ماده وجود دارند. اگر بار در نقطه (σ,ε) برداشته شود، تنش و کرنش، مسیر باربرداری (خط چین سمت چپ) را طی خواهند کرد.
کرنش الاستیک و پلاستیکی که در این شکل نشان داده شده اند، توسط معادلات زیر قابل محاسبه هستند:
کرنش الاستیک:
کرنش پلاستیک:
σ: تنش در نقطه نشان داده شده؛ E: مدول الاستیک؛ εp: کرنش پلاستیک؛ ε: کرنش در نقطه نشان داده شده
شکل پذیری:
میزان کرنش پلاستیکی که یک ماده پیش از رسیدن به نقطه شکست می تواند تحمل کند، با معیاری به نام «شکل پذیری» (Ductility)، مشخص می شود.
یک ماده «شکل پذیر» (Ductile) توانایی تحمل کرنش های بزرگ حتی پس از رسیدن به نقطه تسلیم را نیز دارد.
«درصد کشیدگی» (Percent Elongation) و «کاهش مساحت سطح مقطع» (Reduction in Area)، از معیارهای متداول برای ارزیابی شکل پذیری یک ماده هستند. در ادامه به توضیح هر یک از این معیارها خواهیم پرداخت.
در آزمایش کششی، پس از بارگذاری و رخ دادن شکست در نمونه، طول نهایی آن اندازه گیری شده و کرنش در نقطه شکست با استفاده از معادله زیر محاسبه می شود:
Lf: طول نهایی نمونه بعد از شکست؛ Lo: طول اولیه نمونه
باید توجه داشت که بعد از شکست نمونه، کرنش الاستیک موجود در حین بارگذاری، بازیابی می شود. با توجه به این موضوع، با محاسبه اختلاف بین طول اولیه و نهایی نمونه پس از شکست، کرنش پلاستیک به دست خواهد آمد. این فرآیند، در شکل زیر به نمایش درآمده است:
در شکل بالا، مشاهده می شود که کرنش در نقطه شکست (εf)، کرنش پلاستیک در همان نقطه است و کرنش نهایی (εu) نیز کرنش کل (کرنش پلاستیک به علاوه کرنش الاستیک) در نقطه شکست خواهد بود.
درصد کشیدگی در نقطه شکست، به صوت زیر محاسبه می شود:
از آنجایی که درصد کشیدگی، یکی از خواص قابل دسترس ماده است، کرنش در نقطه شکست، معمولاً با استفاده از این پارامتر محاسبه می شود:
در محاسبه کرنش نهایی، از هر دو کرنش الاستیک و پلاستیک در نقطه شکست استفاده می شود:
Stu: مقاومت نهایی؛ E: مدول الاستیک
یکی دیگر از خواص مهم ماده، کاهش مساحت سطح مقطع است. این پارامتر را می توان در حین آزمایش کششی اندازه گیری کرد. میزان کاهش مساحت سطح مقطع، با استفاده از معادله زیر محاسبه می شود:
Af: مساحت نهایی سطح مقطع نمونه بعد از شکست؛ Ao: مساحت اولیه سطح مقطع نمونه
به خاطر داشته باشید که درصد کشیدگی و کاهش مساحت سطح مقطع، به ترتیب به عنوان مؤلفه های پلاستیکیِ کرنش محوری و جانبی محسوب می شوند.