Elasztikus vs műanyag deformáció
A deformáció egy fizikai tárgy alakjának változásának hatása, amikor külső erő hat a felületre. Az erők normál, érintőleges vagy forgatónyomatékként hatnak a felületre. Ha egy test nem változtatja meg alakját, még csak kis mértékben sem külső erők hatására, akkor a tárgyat tökéletes szilárd tárgyként határozzuk meg. A tökéletes szilárd testek nincsenek jelen a természetben; minden tárgynak megvannak a maga deformációi. Ebben a cikkben azt fogjuk megvitatni, hogy mi a rugalmas alakváltozás és a képlékeny alakváltozás, hogyan találkozunk velük a természetben, és milyen alkalmazási területeik vannak.
Elasztikus deformáció
Amikor egy szilárd testet külső terhelés éri, a test hajlamos széthúzni magát. Ez a rácsban lévő atomok közötti távolság növekedését okozza. Mindegyik atom megpróbálja a lehető legközelebb húzni szomszédját. Ez erőt hoz létre, amely megpróbál ellenállni a deformációnak. Ezt az erőt feszültségnek nevezik. Ha a feszültség és az alakváltozás grafikonját ábrázoljuk, a diagram lineáris lesz néhány kisebb alakváltozási érték esetén. Ez a lineáris terület az a zóna, amelyben a tárgy rugalmasan deformálódik. A rugalmas alakváltozás mindig visszafordítható. Kiszámítása Hooke törvénye alapján történik. A Hooke-törvény kimondja, hogy az anyag rugalmassági tartományára az alkalmazott feszültség egyenlő a Young-modulus és az anyag alakváltozásának szorzatával. A szilárd test rugalmas alakváltozása visszafordítható folyamat, amikor az alkalmazott feszültséget megszüntetjük, a szilárd test visszatér eredeti állapotába.
Műanyag deformáció
Ha a feszültség és a nyúlás görbéje lineáris, a rendszer rugalmas állapotban van. Ha azonban a feszültség nagy, a cselekmény egy kis ugrást tesz a tengelyeken. Ez az a határ, amelynél képlékeny alakváltozás lesz. Ezt a határt az anyag folyáshatárának nevezik. A plasztikus deformáció leginkább a szilárd anyag két rétegének elcsúszása következtében jön létre. Ez a csúsztatási folyamat nem visszafordítható. A plasztikus deformációt néha visszafordíthatatlan alakváltozásnak is nevezik, de a képlékeny alakváltozás egyes módjai valójában visszafordíthatók. A folyáshatár ugrása után a feszültség-nyúlás görbe sima görbévé válik, csúcsponttal. Ennek a görbének a csúcsát a végső szilárdságnak nevezik. A végső szilárdság megszerzése után az anyag „nyakodni” kezd, ami egyenetlenséget okoz a sűrűségben a hosszon belül. Ez nagyon alacsony sűrűségű területeket eredményez az anyagban, így könnyen törhető. A plasztikus deformációt a fémek keményítésénél alkalmazzák az atomok alapos tömörítésére.
Mi a különbség a rugalmas deformáció és a műanyag deformáció között?
– A rugalmas deformáció és a képlékeny deformáció közötti fő különbség az, hogy a rugalmas alakváltozás mindig visszafordítható, a képlékeny alakváltozás pedig visszafordíthatatlan, kivéve néhány nagyon ritka esetet.
– Rugalmas deformáció esetén a molekulák vagy atomok közötti kötések érintetlenek maradnak, de csak a hosszukat változtatják meg; A képlékeny alakváltozási jelenségek, például a lemez elcsúszása a kötések teljes hasadása következtében lép fel.
– A rugalmas alakváltozás lineáris kapcsolatot tart fenn a feszültséggel, míg a képlékeny alakváltozás egy görbe viszonyt, amelynek csúcsa van.
