Redați stresul

Stresul de curgere sau punctul de cedare al unui material ductil este definit în știința materialelor ca valoarea tensiunii la care materialul începe să se deformeze plastic , trecând de la un comportament elastic reversibil la un comportament plastic caracterizat prin dezvoltarea unor deformări ireversibile care nu se încadrează în absența cauzei solicitante. În cazul stărilor de solicitare pluriaxială , punctul de randament indică combinația componentelor de solicitare care determină condiția de randament în material: punctele de randament infinit descriu, în spațiul de solicitare $\sigma _{ij}$ ${\ displaystyle \ sigma _ {ij}}$ $\ sigma_ {ij}$ , o suprafață numită suprafață de randament .

Cunoașterea punctului de randament al unui material este de o importanță fundamentală în proiectarea unei componente sau a unui artefact, deoarece marchează în general valoarea limită a sarcinii la care poate rezista componenta sau artefactul. Astfel de cunoștințe sunt, de asemenea, importante pentru controlul multor tehnici de fabricare a materialelor, cum ar fi forjarea , laminarea și ștanțarea .

Definiții

Este adesea dificil să se definească cu precizie randamentul datorită varietății largi de comportamente prezentate de materialele reale. În plus, sunt posibile diferite definiții ale randamentului. Cu toate acestea, definiția convențională cea mai utilizată se referă la următoarea definiție:

Redați stresul: Este valoarea tensiunii asociate cu o deformare plastică ireversibilă de 0,2%, obținută din curba tensiune-deformare aferentă unui test de tracțiune pe un specimen de material cu o formă standard. Stresul de randament este de obicei indicat cu simbolul $\sigma _{s}$ ${\ displaystyle \ sigma _ {s}}$ $\ sigma _ {s}$ sau cu simbolul $\sigma _{y}$ ${\ displaystyle \ sigma _ {y}}$ $\ sigma_y$ (indicele derivă din randamentul englezesc ).

De asemenea, avem următoarele definiții:

Adevarata limita elastica: Cea mai mică valoare a tensiunii față de care sunt activate luxațiile . Această definiție este utilizată rar atât pentru că luxațiile sunt activate la valori de tensiune foarte mici, cât și pentru că detectarea sa experimentală este foarte dificilă.
Limita de proporționalitate: Punctul în care curba tensiune-deformare se abate de la cursul liniar al legii lui Hooke și devine neliniar.
Limita elastică: Cea mai mică valoare a stresului la care pot fi măsurate deformările permanente. Această măsurare necesită o procedură de încărcare și descărcare, iar precizia sa depinde în mare măsură de instrumentele de măsurare și de capacitatea operatorului. Pentru elastomeri , cum ar fi cauciucurile , limita elastică este mult mai mare decât limita de proporționalitate.

Punctul de randament superior și punctul de randament inferior: Unele metale ductile, cum ar fi oțelul carbon, au două puncte de randament. Comportamentul lor este substanțial liniar până la atingerea punctului de randament superior. Ulterior, acestea arată un salt rapid la o valoare de tensiune mai mică, punctul de randament mai mic, care în ingineria structurală este presupus ca o valoare de referință conservatoare.

Stresul la spate: Reprezintă centrul curbei de rezistență a randamentului, care, în cazul materialelor Von Mises, este reprezentat de o elipsă în planul Heigh Westergard. Stresul la spate este definit de un tensor.

Testul de tracțiune: curba tensiune-deformare.
1: adevărata limită elastică
2: Limita de proporționalitate
3: Limita elastică
4: Punct de randament

Suprafața de randament

În modelele matematice de plasticitate, suprafața de randament are următoarea reprezentare

$f({\sigma }_{ij})=0$ ${\ displaystyle f ({\ sigma} _ {ij}) = 0}$ $f ({\ sigma} _ {{ij}}) = 0$

în ceea ce privește o funcție de randament $f({\sigma }_{ij})$ ${\ displaystyle f ({\ sigma} _ {ij})}$ $f ({\ sigma} _ {{ij}})$ dependent de componentele generice ale stării de solicitare în corespondență cu condiția de randament.

Același subiect în detaliu: Teoria plasticității .

Deoarece fenomenul cedării este reprezentativ, la nivel macroscopic, al fenomenelor care sunt explicate la nivel microscopic, la scara cristalină a materialului, construcția rațională a funcției de randament ar trebui să pornească pornind de la rezultatele fizicii în stare solidă. De exemplu la metale , prin studiul modalităților de propagare a dislocărilor din rețeaua cristalină și comportamentul granulelor unice, trebuie caracterizat comportamentul macroscopic al agregatelor cristaline din care sunt compuse metalele, ajungându-se astfel la o mai bună înțelegere a comportamentul plastic al acestora. Cu toate acestea, acest program este departe de a fi finalizat: adică, în stadiul actual al cercetării, nu sunt încă disponibile teorii complete și consolidate care să ducă la o construcție rațională a funcției de randament.

Lipsind o astfel de teorie microscopică, suprafața randamentului poate fi, prin urmare, construită doar empiric, atribuind empiric funcția randamentului cu singura condiție ca rezultatele pe care le-a prezis să fie în concordanță cu datele experimentale. Strategia Criteriilor de rezistență se bazează pe această abordare și, în special, Criteriile de rezistență pentru materialele ductile.

Același subiect în detaliu: criteriile de rezistență , criteriul Tresca și criteriul von Mises .

Factori care afectează stresul de producție

Curba metalică ductilă tensiune-deformare

Valoarea tensiunii de curgere depinde atât de viteza de deformare , cât și, mai semnificativ, de temperatura la care are loc deformarea. Alder și Philips în 1954 au descoperit că corelația dintre stresul de producție și rata de deformare (la temperatură constantă) a fost bine descrisă de o lege din următoarea formă

\sigma _{y}=C({\dot {\varepsilon }})^{m}\,\!

{\ displaystyle \ sigma _ {y} = C ({\ dot {\ varepsilon}}) ^ {m} \, \!}

\ sigma _ {y} = C ({\ dot {\ varepsilon}}) ^ {m} \, \!

unde C este o constantă și m este coeficientul vitezei de deformare. Acest coeficient de sensibilitate crește odată cu creșterea temperaturii, materialele pentru care m atinge valori mai mari de ~ 0,5 tind să prezinte fenomene de superplasticitate .

În urma lucrărilor lui Alder și Philips, au fost propuse alte ecuații mai complexe care iau în considerare simultan cei doi factori de temperatură și viteza de deformare:

\sigma _{y}={\frac {1}{\alpha }}\sinh ^{-1}\left[{\frac {Z}{A}}\right]^{(1/n)}\,\!

{\ displaystyle \ sigma _ {y} = {\ frac {1} {\ alpha}} \ sinh ^ {- 1} \ left [{\ frac {Z} {A}} \ right] ^ {(1 / n )} \, \!}

\ sigma _ {y} = {\ frac {1} {\ alpha}} \ sinh ^ {{- 1}} \ left [{\ frac {Z} {A}} \ right] ^ {{(1 / n )}} \, \!

În acest α și A sunt constante, în timp ce Z este un factor de compensare adesea descris de parametrul Zener-Hollomon:

Z=({\dot {\varepsilon }})\exp \left({\frac {Q_{HW}}{RT}}\right)\,\!

{\ displaystyle Z = ({\ dot {\ varepsilon}}) \ exp \ left ({\ frac {Q_ {HW}} {RT}} \ right) \, \!}

Z = ({\ dot {\ varepsilon}}) \ exp \ left ({\ frac {Q _ {{HW}}} {RT}} \ right) \, \!

unde Q _HW este energia de activare pentru deformarea termică și T este temperatura absolută.

Bibliografie

L. Vergani, Mecanica materialelor , McGraw-Hill, Milano, 2001, ISBN 88-386-0860-1
R. Baldacci, G. Ceradini, E. Giangreco, Plasticitate , CISIA, Milano, 1974.
R. Hill, The Mathematical Theory of Plasticity , Oxford University Press, 1998, ISBN 0-198-50367-9 .
M. Jirasek, Z. Bazant, Inelastic Analysis of Structures , Wiley, 2001, ISBN 0-471-98716-6 .
G. Dieter, Metalurgie mecanică , McGraw-Hill, 1986, ISBN 978-0070168930
Boresi, AP, Schmidt, RJ și Sidebottom, OM (1993). Mecanica avansată a materialelor , ediția a V-a. John Wiley & Sons. ISBN 0-471-55157-0
Manualul inginerului , la engineerhandbook.com . Adus la 3 decembrie 2007 (arhivat din original la 25 august 2007) .

Elemente conexe

Portal de inginerie : accesați intrările Wikipedia care se ocupă de inginerie