Межа текучості проти межі міцності: різниця та порівняння

Ключові винесення

1. Визначення та поведінка: межа текучості означає максимальне напруження, при якому матеріал починає пластично деформуватися, тобто він не повернеться до своєї початкової форми після зняття навантаження. На відміну від цього, гранична міцність вказує на максимальне навантаження, яке може витримати матеріал під час розтягування або витягування перед тим, як зламається або зруйнується.
2. Точка поведінки матеріалу: матеріал переходить від пружної деформації (тимчасової) до пластичної деформації (постійної) при межі текучості. Гранична міцність, з іншого боку, являє собою точку, в якій матеріал зазнає повного руйнування після значної пластичної деформації.
3. Практичні наслідки: Інженери враховують межу текучості під час проектування конструкцій або компонентів, щоб гарантувати, що матеріал не зазнає остаточної деформації під очікуваними навантаженнями. Максимальна міцність забезпечує запас надійності, орієнтуючи інженерів на абсолютні межі перед катастрофічним виходом з ладу. Обидва є життєво важливими для забезпечення безпеки та довговічності при проектуванні.

Що таке межа текучості?

Межа текучості визначається як точка, в якій матеріал починає деформуватися без збільшення деформації. Це одна з основних механічних властивостей матеріалу. Це точка, в якій матеріал переходить або змінює пружну деформацію на пластичну. 

Коли навантаження прикладається до матеріалу, що перевищує його межу текучості, це викликає його постійні зміни. Ця властивість допомагає інженерам знайти найкращий матеріал і розробити його, щоб витримувати нормальні умови експлуатації без будь-яких подальших постійних змін.

Що таке кінцева сила?

Гранична міцність називається максимальною напругою, яку матеріал може перешкодити перед розривом. Він також відомий під назвою «міцність на розрив». Іншими словами, можна сказати, що властивість, яку демонструють різні матеріали, коли вони більше не можуть витримувати будь-яке прикладене до них навантаження. 

Щоб дізнатися кінцеву міцність або, скажімо, міцність матеріалу на розрив, інженери вимірюють його за допомогою кількох випробувань на розтяг, під час яких прикладається різне навантаження, доки матеріал не розірветься. Дуже важливо знати міцність будь-якого матеріалу на розрив, що згодом допоможе у виборі відповідного матеріалу та проектуванні конструкцій з необхідними запасами безпеки та міцністю.

Різниця між межею текучості та межею міцності

1. Межа текучості визначається як точка, в якій матеріал починає деформуватися без збільшення деформації. На відміну від цього, кінцева міцність називається максимальною напругою, яку матеріал може перешкодити перед розривом.
2. Поведінка матеріалу щодо межі текучості така: він відновлює свою початкову форму після зняття напруги з матеріалу. У той же час, поведінка, яку демонструє матеріал у випадку граничної міцності, є наступною – це призводить до постійних змін, якщо напруга перевищує межу текучості.
3. Символом, що представляє межу текучості, є сигма y, тобто σy. І навпаки, символом, що представляє граничну міцність, є сигма u, тобто σu. 
4. Значення межі текучості полягає в тому, що воно показує межу, до якої матеріал може безпечно витримувати навантаження, не деформуючись. З іншого боку, значення кінцевої міцності полягає в тому, що воно говорить про максимальну здатність нести навантаження до того, як станеться будь-який збій.
5. Відношення межі текучості полягає в тому, що вона нижча за межу міцності. З іншого боку, співвідношення межі міцності порівняно вище, ніж межа текучості.
6. Межа текучості розглядається в приміщеннях, де деформація повинна бути мінімізована, наприклад – компоненти машин, будівлі, мости тощо. У той же час межа міцності розглядається в умовах, де потрібна максимальна міцність, наприклад – автомобільні компоненти, критичні з точки зору безпеки аерокосмічна та ін. 
7. У інженерних конструкціях важливе значення надається межі текучості, яка є важливою для створення конструкцій, гарантуючи, що даний матеріал залишається в межах своєї пружності в нормальних умовах. Тоді як, навпаки, в інженерних конструкціях велике значення приділяється граничній міцності, яка є важливою для створення конструкцій, здатних протистояти максимальним навантаженням і запобігати їм від будь-яких катастрофічних руйнувань.

Порівняння між межею текучості та межею міцності

Параметр порівняння	Сила врожайності	Максимальна сила
Визначення	Точка, в якій матеріал починає деформуватися без збільшення деформації	Кажуть, що це максимальна напруга, яку матеріал може перешкодити перед тим, як зламається
Поведінка	Він відновлює свою початкову форму після зняття напруги з матеріалу	Це призводить до постійних змін, якщо напруга перевищує межу текучості
Symbol	σy	σu
Значення	Він показує межу, в якій матеріал може безпечно витримувати навантаження, не деформуючись	Він говорить про максимальну здатність нести навантаження до того, як станеться будь-який збій
Зв'язок	Як правило, нижча за граничну міцність	Вище межі текучості
Важливість власності	Вони використовуються в приміщеннях, де деформація повинна бути зведена до мінімуму, наприклад – компоненти машин, будівлі, мости тощо	Вони використовуються в умовах, де потрібна максимальна міцність, наприклад – автомобільні компоненти, аерокосмічна промисловість, критична для безпеки, тощо
Інженерний дизайн	Це важливо для виготовлення конструкцій, гарантуючи, що даний матеріал залишається в межах своєї еластичності в нормальних умовах	Для створення конструкцій важливо витримувати максимальні навантаження та запобігати їх катастрофічним збоям.

посилання

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

Останнє оновлення: 19 серпня 2023 р