Różnica między deformacją sprężystą i plastyczną

Odkształcenie sprężyste a plastyczne

Deformacja jest efektem zmiany kształtu obiektu fizycznego, gdy na powierzchnię przyłożona zostanie siła zewnętrzna. Siły mogą być przyłożone do powierzchni jako normalne, styczne lub momenty obrotowe. Jeśli ciało nie zmienia swojego kształtu, nawet nieznacznie z powodu sił zewnętrznych, obiekt jest definiowany jako idealny obiekt bryłowy. Idealne ciała stałe nie występują w naturze; każdy obiekt ma własne deformacje. W tym artykule omówimy, czym są odkształcenia sprężyste i plastyczne, jak występują w przyrodzie i jakie są ich zastosowania.

Elastyczna deformacja

Gdy na ciało stałe przyłożony zostanie naprężenie zewnętrzne, ciało to ma tendencję do rozpadania się. Powoduje to zwiększenie odległości między atomami w sieci. Każdy atom próbuje przyciągnąć sąsiada tak blisko, jak to możliwe. Powoduje to siłę próbującą oprzeć się deformacji. Ta siła jest znana jako naprężenie. Jeżeli zostanie wykreślony wykres naprężenia w funkcji odkształcenia, wykres będzie liniowy dla niektórych niższych wartości odkształcenia. Ten obszar liniowy to strefa, w której obiekt jest odkształcany elastycznie. Odkształcenie sprężyste jest zawsze odwracalne. Oblicza się go na podstawie prawa Hooke'a. Prawo Hooke'a mówi, że dla elastycznego zakresu materiału naprężenie przykładane jest równe iloczynowi modułu Younga i naprężenia materiału. Odkształcenie sprężyste bryły jest procesem odwracalnym, po usunięciu przyłożonego naprężenia bryła powraca do pierwotnego stanu.

Odkształcenia plastyczne

Kiedy wykres naprężenia w funkcji odkształcenia jest liniowy, mówi się, że układ jest w stanie sprężystym. Jednak gdy naprężenie jest duże, fabuła przechodzi niewielki skok na osiach. Jest to granica, przy której staje się odkształceniem plastycznym. Limit ten jest znany jako granica plastyczności materiału. Odkształcenie plastyczne występuje głównie w wyniku przesuwania się dwóch warstw bryły. Ten proces przesuwania nie jest odwracalny. Odkształcenie plastyczne jest czasem znane jako odkształcenie nieodwracalne, ale niektóre tryby odkształcenia plastycznego są w rzeczywistości odwracalne. Po skoku granicy plastyczności wykres naprężenia w funkcji odkształcenia staje się gładką krzywą z pikiem. Szczyt tej krzywej jest znany jako siła ostateczna. Po osiągnięciu najwyższej wytrzymałości materiał zaczyna „szyjkować”, co powoduje nierównomierną gęstość na całej długości. Powoduje to, że obszary o bardzo niskiej gęstości w materiale są łatwe do łamania. Do hartowania metali stosuje się odkształcenie plastyczne w celu dokładnego upakowania atomów.