ความแข็งแกร่งของผลผลิตเทียบกับความแข็งแกร่งขั้นสูงสุด: ความแตกต่างและการเปรียบเทียบ

ประเด็นที่สำคัญ

1. ความหมายและพฤติกรรม: ความแข็งแรงของผลผลิตหมายถึงความเค้นสูงสุดที่วัสดุเริ่มเปลี่ยนรูปเป็นพลาสติก ซึ่งหมายความว่าวัสดุจะไม่กลับคืนสู่รูปร่างเดิมหลังจากถอดโหลดออกแล้ว ในทางตรงกันข้าม ความแข็งแกร่งสูงสุดบ่งบอกถึงความเค้นสูงสุดที่วัสดุสามารถทนต่อได้ในขณะที่ถูกยืดหรือดึงก่อนที่จะแตกหักหรือล้มเหลว
2. จุดพฤติกรรมของวัสดุ: วัสดุเปลี่ยนจากการเปลี่ยนรูปแบบยืดหยุ่น (ชั่วคราว) ไปเป็นการเปลี่ยนรูปแบบพลาสติก (ถาวร) ที่ความแข็งแรงของผลผลิต ในทางกลับกัน ความแข็งแกร่งสูงสุดแสดงถึงจุดที่วัสดุประสบความล้มเหลวโดยสิ้นเชิงหลังจากการเสียรูปพลาสติกอย่างมีนัยสำคัญ
3. ผลกระทบเชิงปฏิบัติ: วิศวกรจะพิจารณาความแข็งแรงของผลผลิตเมื่อออกแบบโครงสร้างหรือส่วนประกอบเพื่อให้แน่ใจว่าวัสดุจะไม่ผ่านการเสียรูปถาวรภายใต้ภาระที่คาดไว้ ความแข็งแกร่งขั้นสูงสุดมอบส่วนต่างด้านความปลอดภัย คอยชี้แนะวิศวกรเกี่ยวกับขีดจำกัดสัมบูรณ์ก่อนที่จะเกิดความล้มเหลวร้ายแรง ทั้งสองอย่างมีความสำคัญต่อการพิจารณาด้านความปลอดภัยและความทนทานในการใช้งานด้านการออกแบบ

ความแข็งแรงของผลผลิตคืออะไร?

ความแข็งแรงของผลผลิตหมายถึงจุดที่วัสดุเริ่มเปลี่ยนรูปโดยไม่มีความเครียดเพิ่มขึ้น เป็นหนึ่งในคุณสมบัติทางกลที่สำคัญอย่างหนึ่งที่แสดงโดยวัสดุ เป็นจุดที่วัสดุเปลี่ยนหรือเปลี่ยนจากความผิดปกติแบบยืดหยุ่นเป็นการเสียรูปแบบพลาสติก 

เมื่อโหลดถูกนำไปใช้กับวัสดุที่เกินความแข็งแรงของผลผลิต จะทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงอย่างถาวร คุณสมบัตินี้ช่วยให้วิศวกรค้นหาวัสดุที่ดีที่สุดและออกแบบให้ทนทานต่อสภาวะการทำงานปกติโดยไม่มีการเปลี่ยนแปลงถาวรใดๆ เพิ่มเติม

สุดยอดความแข็งแกร่งคืออะไร?

ความแข็งแกร่งสูงสุดกล่าวกันว่าเป็นความเครียดสูงสุดที่วัสดุสามารถป้องกันได้ก่อนที่จะแตกหัก มีชื่อเรียกอีกอย่างว่า 'ความต้านทานแรงดึง' กล่าวอีกนัยหนึ่งอาจกล่าวได้ว่าคุณสมบัติที่แสดงโดยวัสดุที่แตกต่างกันซึ่งไม่สามารถรับน้ำหนักใด ๆ ที่ใช้กับวัสดุเหล่านั้นได้อีกต่อไป 

หากต้องการทราบกำลังสูงสุดหรือเช่น ความต้านทานแรงดึงของวัสดุ วิศวกรจะวัดค่าดังกล่าวโดยการทดสอบแรงดึง 2-3 ครั้ง โดยจะรับภาระต่างๆ จนกระทั่งเกิดการแตกหัก จำเป็นอย่างยิ่งที่จะต้องทราบค่าความต้านทานแรงดึงของวัสดุใดๆ ซึ่งจะช่วยในการเลือกวัสดุที่เหมาะสมและการออกแบบโครงสร้างที่มีระยะขอบและความแข็งแรงด้านความปลอดภัยที่ต้องการในภายหลัง

ความแตกต่างระหว่างความแข็งแกร่งของผลผลิตและความแข็งแกร่งขั้นสูงสุด

1. ความแข็งแรงของผลผลิตหมายถึงจุดที่วัสดุเริ่มเปลี่ยนรูปโดยไม่มีความเครียดเพิ่มขึ้น ในทางตรงกันข้าม กล่าวกันว่าความแข็งแกร่งสูงสุดคือความเครียดสูงสุดที่วัสดุสามารถป้องกันได้ก่อนที่จะแตกหัก
2. พฤติกรรมที่แสดงโดยวัสดุในด้านความแข็งแรงของผลผลิตมีดังนี้ - มันจะคืนรูปร่างเดิมหลังจากที่ความเครียดถูกกำจัดออกจากวัสดุแล้ว ในขณะเดียวกัน พฤติกรรมที่แสดงโดยวัสดุในกรณีของความแข็งแกร่งสูงสุดจะเป็นดังนี้ ซึ่งจะนำไปสู่การเปลี่ยนแปลงอย่างถาวรหากความเค้นเกินจุดคราก
3. สัญลักษณ์ที่แสดงถึงความแข็งแกร่งของผลผลิตคือ sigma y เช่น σy และในทางกลับกัน สัญลักษณ์ที่แสดงถึงความแข็งแกร่งสูงสุดคือ sigma u นั่นคือ σu 
4. ความสำคัญของความแข็งแรงของผลผลิตก็คือ มันแสดงให้เห็นถึงขีดจำกัดที่วัสดุสามารถรับน้ำหนักได้อย่างปลอดภัยโดยไม่ทำให้รูปร่างเสียรูป ในทางกลับกัน ความสำคัญของความแข็งแกร่งขั้นสูงสุดก็คือการพูดถึงความสามารถในการบรรทุกสูงสุดก่อนที่ความล้มเหลวใดๆ จะเกิดขึ้น
5. ความสัมพันธ์ของความแข็งแกร่งของผลผลิตคือมันต่ำกว่าความแข็งแกร่งสูงสุด ในทางกลับกัน ความสัมพันธ์ของความแข็งแกร่งขั้นสุดยอดนั้นค่อนข้างสูงกว่าความแข็งแกร่งของผลผลิต
6. ความแข็งแรงของผลผลิตจะพิจารณาในพื้นที่ที่ควรลดการเสียรูป เช่น ส่วนประกอบของเครื่องจักร อาคาร สะพาน ฯลฯ ขณะเดียวกัน ความแข็งแรงสูงสุดจะพิจารณาในสภาวะที่ต้องการความแข็งแรงสูงสุด เช่น ส่วนประกอบของยานยนต์ ความปลอดภัยที่มีความสำคัญอย่างยิ่ง การบินและอวกาศ ฯลฯ 
7. ในการออกแบบทางวิศวกรรม ให้ความสำคัญกับความแข็งแรงของผลผลิต ซึ่งจำเป็นสำหรับการสร้างโครงสร้าง เพื่อให้มั่นใจว่าวัสดุที่ให้มาจะคงอยู่ภายในขีดจำกัดความยืดหยุ่นในสภาวะปกติ ในทางกลับกัน ในการออกแบบทางวิศวกรรม ให้ความสำคัญกับความแข็งแกร่งสูงสุด ซึ่งจำเป็นสำหรับการสร้างโครงสร้างเพื่อต้านทานน้ำหนักสูงสุด และป้องกันความล้มเหลวจากภัยพิบัติใดๆ

การเปรียบเทียบระหว่าง Yield Strength และ Ultimate Strength

พารามิเตอร์ของการเปรียบเทียบ	กำลังรับ Yield	ความแข็งแกร่งสูงสุด
คำนิยาม	จุดที่วัสดุเริ่มเปลี่ยนรูปโดยไม่มีความเครียดเพิ่มขึ้น	กล่าวกันว่าเป็นความเครียดสูงสุดที่วัสดุสามารถป้องกันได้ก่อนที่จะแตกหัก
พฤติกรรม	จะคืนรูปทรงเดิมหลังจากขจัดความเครียดออกจากวัสดุแล้ว	จะนำไปสู่การเปลี่ยนแปลงอย่างถาวรหากความเครียดเกินจุดคราก
สัญลักษณ์	ใช่	ซู
อย่างมีนัยสำคัญ	โดยแสดงขีดจำกัดที่วัสดุสามารถรับน้ำหนักได้อย่างปลอดภัยโดยไม่ทำให้รูปร่างผิดรูป	โดยจะบอกเกี่ยวกับความจุสูงสุดของการบรรทุกก่อนที่จะเกิดความล้มเหลวใดๆ
ความสัมพันธ์	โดยทั่วไปจะต่ำกว่าความแข็งแกร่งขั้นสูงสุด	สูงกว่าความแข็งแรงของผลผลิต
ความสำคัญของทรัพย์สิน	ใช้ในพื้นที่ที่ควรลดการเสียรูป เช่น ส่วนประกอบของเครื่องจักร อาคาร สะพาน ฯลฯ	ใช้ในสภาวะที่ต้องการความแข็งแกร่งสูงสุด เช่น ชิ้นส่วนยานยนต์ การบินและอวกาศที่มีความสำคัญต่อความปลอดภัย เป็นต้น
การออกแบบทางวิศวกรรม	มันเป็นสิ่งจำเป็นสำหรับการสร้างโครงสร้างเพื่อให้แน่ใจว่าวัสดุที่ให้มาจะยังคงอยู่ในขีดจำกัดความยืดหยุ่นในสภาวะปกติ	เป็นสิ่งสำคัญสำหรับการสร้างโครงสร้างเพื่อต้านทานโหลดสูงสุดและป้องกันไม่ให้เกิดความล้มเหลวร้ายแรง

อ้างอิง

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

อัพเดตล่าสุด : 19 สิงหาคม 2023