Granica tečenja u odnosu na krajnju čvrstoću: razlika i usporedba

Ključni za poneti

1. Definicija i ponašanje: Granica razvlačenja odnosi se na maksimalno naprezanje pri kojem se materijal počinje plastično deformirati, što znači da se neće vratiti u svoj izvorni oblik nakon uklanjanja opterećenja. Nasuprot tome, krajnja čvrstoća označava maksimalni stres koji materijal može izdržati dok se rasteže ili vuče prije nego što se slomi ili pokvari.
2. Točka ponašanja materijala: Materijal prelazi iz elastične deformacije (privremeno) u plastičnu deformaciju (trajno) na granici tečenja. Krajnja čvrstoća, s druge strane, predstavlja točku u kojoj materijal doživljava potpuni slom, nakon značajne plastične deformacije.
3. Praktične implikacije: Inženjeri uzimaju u obzir granicu razvlačenja pri projektiranju struktura ili komponenti kako bi osigurali da materijal neće biti podvrgnut trajnoj deformaciji pod očekivanim opterećenjima. Konačna čvrstoća osigurava sigurnosnu marginu, usmjeravajući inženjere na apsolutna ograničenja prije katastrofalnog kvara. Oba su ključna za razmatranje sigurnosti i trajnosti u projektiranim aplikacijama.

Što je granica razvlačenja?

Granica razvlačenja definirana je kao točka u kojoj se materijal počinje deformirati bez povećanja naprezanja. To je jedno od bitnih mehaničkih svojstava koje pokazuje materijal. To je točka u kojoj materijal prelazi ili se mijenja iz elastične deformacije u plastičnu deformaciju. 

Kada se na materijal primijeni opterećenje koje premašuje njegovu granicu tečenja, ono uzrokuje trajnu promjenu. Ovo svojstvo pomaže inženjerima da pronađu najbolji materijal i dizajniraju ga da izdrži normalne radne uvjete bez daljnjih trajnih promjena.

Što je Ultimate Strength?

Kaže se da je krajnja čvrstoća najveće naprezanje koje materijal može spriječiti prije loma. Također je poznat pod nazivom 'vlačna čvrstoća'. Drugim riječima, može se reći da je svojstvo koje pokazuju različiti materijali gdje više ne mogu izdržati nikakvo opterećenje koje se na njih primjenjuje. 

Kako bi saznali krajnju čvrstoću ili, recimo, vlačnu čvrstoću materijala, inženjeri je mjere pomoću nekoliko vlačnih testova u kojima se primjenjuje različito opterećenje dok se ne odlomi. Ključno je znati vlačnu čvrstoću svakog materijala, što će kasnije pomoći u odabiru odgovarajućeg materijala i projektiranju konstrukcija sa potrebnim granicama sigurnosti i čvrstoće.

Razlika između granice razvlačenja i krajnje čvrstoće

1. Granica razvlačenja definirana je kao točka u kojoj se materijal počinje deformirati bez povećanja naprezanja. Za razliku od toga, za krajnju čvrstoću se kaže da je najveći stres koji materijal može spriječiti prije nego što se slomi.
2. Ponašanje koje materijal pokazuje u granici razvlačenja je sljedeće – ponovno dobiva svoj izvorni oblik nakon uklanjanja naprezanja iz materijala. U isto vrijeme, ponašanje koje materijal pokazuje u slučaju krajnje čvrstoće je sljedeće – dovodi do trajnih promjena ako naprezanje prijeđe granicu tečenja.
3. Simbol koji predstavlja granicu tečenja je sigma y, tj. σy. S druge strane, simbol koji predstavlja krajnju snagu je sigma u, tj. σu. 
4. Značaj granice razvlačenja je u tome što pokazuje granicu do koje materijal može sigurno izdržati opterećenja bez da se deformira u obliku. S druge strane, usporedno, značaj krajnje čvrstoće je u tome što govori o maksimalnom kapacitetu nosivosti prije nego što dođe do bilo kakvog kvara.
5. Odnos granice razvlačenja je da je niži od krajnje čvrstoće. S druge strane, odnos krajnje čvrstoće je relativno veći od granice tečenja.
6. Granica tečenja se razmatra u prostorima u kojima deformacija treba biti minimizirana, na primjer – komponente strojeva, zgrade, mostovi, itd. U isto vrijeme, krajnja čvrstoća se razmatra u uvjetima gdje je potrebna maksimalna čvrstoća, na primjer – automobilske komponente, kritične za sigurnost zrakoplovstvo, itd. 
7. U inženjerskom dizajnu, važnost se pridaje granici tečenja, koja je neophodna za izradu konstrukcija, osiguravajući da dati materijal ostane unutar svoje granice elastičnosti u normalnim uvjetima. Dok se, naprotiv, u inženjerskim projektima pridaje važnost krajnjoj čvrstoći, koja je ključna za stvaranje konstrukcija koje mogu izdržati maksimalna opterećenja i spriječiti ih od bilo kakvih katastrofalnih kvarova.

Usporedba između granice razvlačenja i krajnje čvrstoće

Parametar usporedbe	Čvrstoća popuštanja	Krajnja snaga
Definicija	Točka u kojoj se materijal počinje deformirati bez povećanja naprezanja	Kaže se da je to najveće naprezanje koje materijal može spriječiti prije pucanja
ponašanje	Vraća svoj izvorni oblik nakon uklanjanja naprezanja s materijala	Dovodi do trajnih promjena ako naprezanje prijeđe granicu tečenja
Simbol	σy	σu
Značaj	Pokazuje granicu u kojoj materijal može sigurno držati opterećenja bez da se deformira u obliku	Govori o maksimalnom kapacitetu nosivosti prije nego što dođe do kvara
Odnos	Općenito niže od krajnje čvrstoće	Veći od granice razvlačenja
Važnost imovine	Koriste se u prostorima gdje deformacija treba biti minimizirana, na primjer – komponente strojeva, zgrade, mostovi itd.	Koriste se u uvjetima u kojima je potrebna maksimalna čvrstoća, na primjer – automobilske komponente, zrakoplovstvo kritično za sigurnost itd.
Inženjerski dizajn	Neophodan je za izradu konstrukcija, osiguravajući da dati materijal ostane unutar svoje granice elastičnosti u normalnim uvjetima	Za stvaranje konstrukcija bitno je izdržati najveća opterećenja i spriječiti ih od bilo kakvih katastrofalnih kvarova.

Reference

1. https://link.springer.com/article/10.1007/S11665-008-9225-5
2. https://www.mdpi.com/1996-1944/15/3/832

Zadnje ažuriranje: 19. kolovoza 2023