تغییر شکل الاستیک و تغییر شکل پلاستیک :
به تغییر شکل یا اندازه یک جسم با توجه به نیروی اعمال شده ، یا تغییر درجه ی حرارت تغییر شکل یک ماده میگوینند.
انواع تغییر شکل :
از لحاظ دید مهندسی تغییر شکل ها به دو دسته ی تغییر شکل الاستیک ( elastic deformation ) و تغییر شکل پلاستیک (Plastic deformation ) تقسیم میشوند.
تغییر شکل الاستیک و تغییر شکل پلاستیک وابسته به مسایل زیر ممکن است رخ بدهد:
- نوع ماده
- اندازه ماده
- هندسه جسم مورد نظر
- باری که به آن اعمال می شود
شکل زیر که نمودار تنش-کرنش یک ماده انعطاف پذیر تحت نیروی کششی را نشان می دهد، بیانگر مودهای تغییر شکل جسم (تغییر شکل الاستیک و تغییرشکل پلاستیک) در بارگذاری های متفاوت است.
تغییر شکل الاستیک ویا کشسان (elastic deformation)
تغییر شکل الاستیک به نحوه ای میباشد که طی آن در اثر تغییر در فاصله بین پیوندهای اتمی(ساختار شیمیایی) ،شکل ماده تغییر میکند.
این نوع تغییر شکل( تغییر شکل الاستیک ) برگشت پذیر است و زمان که بار از روی جسم کنار برود ، جسم شکل اولیه خود را باز می یابد.
تغییر شکل الاستیک خطی از قانون هوک تبعیت میکند:
که در آن تنش اعمال شده، ثابت کشسان که به افتخار توماس یانگ، مدول یانگ نیز نامیده میشود و ε کرنش به دست آمده‌است.
نکات تکمیلی(بحث در زیر ذره بین) :
مدل یانگ چیست؟
موس خود را روی من قرار دهید
مدول یانگ یا مدول الاستیسیته به نسبت تنش به کرنش مواد جامد خطی در پایین‌تر از استحکام تسلیم گفته میشود که در این حالت قانون هوک صادق بوده و مادیولس الاستیک ثابت است.
کرنش چیست؟
موس خود را روی من قرار دهید
کرنش ( strain) در اصطلاح فیزیک به تغییر در طول جسم جامد در هر جهت نسبت به طول آن جسم در همان جهت که در اثر اعمال نیرو (تنش) پدید می‌آید، گفته میشود.
توماس یانگ کیست؟
موس خود را روی من قرار دهید
توماس یانگ(Thomas Young) یکی از بزرگترین فیزیکدانان قرن هجدهم و نوزدهم بود؛ و با آزمایش مهمی که به آزمایش یانگ معروف است موجی بودن نور را اثبات کرد.
قانون هوک چیست؟
موس خود را روی من قرار دهید
قانون هوک در فیزیک، مکانیک و دانش مواد کشسانی یا الاستیسیته،
تقریبی است نشان دهندهٔ آن که تغییر طول یک ماده با بار وارد بر آن رابطهٔ خطی دارد.
این فرمول تنها در ناحیه ی کشسان و یا الاستیک به کار برده میشود و نشان می دهد که شیب منحنی تنش- کرنش می‌تواند برای یافتن مدول یانگ مورد استفاده قرار گیرد.
هنگامی که مواد به نقطه ی تسلیم خود میرسند ناحیه الاستیک به پایان می رسد.در این نقطه تغییر حالت پلاستیک آغاز میشود. لازم است به این نکته توجه داشته باشید که تمام مواد الاستیک تحت تغییر شکل خطی الاستیک نیستند. برخی از جمله بتن، چدن خاکستری و بسیاری از پلیمرها واکنش غیر خطی از خود نشان می دهند. بنابراین برای این مواد قانون هوک غیر قابل اعمال است.
تغییر شکل الاستیک به دو دسته ی تغییر شکل الاستیک خطی و تغییر شکل الاستیک غیر خطی تقسیم میشود.
تغییر شکل الاستیک خطی بدین معنا میباشد که سازه همان مسیر رفتی را که طی کرده است تا به آن تغغیر شکل برسد ، همان مسیر رابر میگردد تا به حالت اول خود باز گردد به این نوع تغییر شکل ، تغییر شکل الاستیک خطی میگویند.
همانطور که در جملات قبلی بیان شد تغییر شکل الاستیک خطی از قانون هوک پیروی میکند.
تغییر شکل پلاستیک (Plastic deformation)
تغییر شکل پلاستیک برگشت ناپذیر است. به هر حال، یک جسم در محدود ی تغییر شکل پلاستیک برای اولین بار دچار تغییر شکل الاستیک که برگشت پذیر است خواهد شد، بنابراین جسم در بخشی از راه به شکل اولیه خود بر خواهد گشت.(به این قسمت تغییر شکل الاستیک میگویند.)
تحت تنش کششی، تغییر شکل پلاستیک ( Plastic deformation )توسط ناحیه سختی کرنشی و ناحیه لاغری و در نهایت شکستگی(گسیختگی) مشخص میشود. در طی سختی کرنش، ماده از طریق حرکت نابجایی اتمی مستحکم تر میشود. در مرحله ی لاغری با کاهش در سطح مقطع عرضی نمونه نمایان میشود.
لاغری بعد از استحکام نهایی شروع شده و در طول لاغری مواد دیگر نمی‌توانند در برابر حداکثر فشار مقاومت کنند و کرنش در نمونه به سرعت افزایش می یابد.
در ناحیه کرنش سختی ماده در اثر جابجایی های اتمی قوی تر می شود.
نام گذاری ناحیه گردن دهی به این نام به این دلیل است که پس از رد شدن تنش از استحکام نهایی ماده، سطح مقطع جسم کاهش می یابد و به اصطلاح گردن می دهد. در طول این ناحیه ماده نمی تواند مقاومت زیادی در برابر تنش اعمال شده نشان دهد و کرنش در نمونه مورد نظر به شدت افزایش می یابد. تغییر شکل پلاستیک با شکست ماده به پایان می رسد.
نکته ی بسیار مهم این است که هنگامی که ما با توجه به استاندارد۲۸۰۰ ساختمانی را طراحی میکنیم این طراحی در حالت الاستیک بسیار سنگین تر از طراحی در حالت پلاستیک است.
نکات تکمیلی(بحث زیر زره بین):
سختی کرنشی چیست؟
موس خود را روی من قرار دهید
کرنش سختی (Strain hardening)، سرد کاری ( Cold-working) یا کار سختی ( Work Hardening) یکی از فرایندهای مهم صنعتی برای سخت‌کردن مواد شکل‌پذیر (معمولاً فلزات) است که قابلیت عملیات حرارتی ندارند.
مکانیزم سخت شدن مواد در این روش افزایش چگالی عیوب بلوری (بخصوص نابجاییها) است.
تنش کششی چیست؟
موس خود را روی من قرار دهید
به مقدار نیروی داخلی وارد بر واحد سطح تنش گفته میشود.
تنش را نسبت به نوع نیروی مؤثر بر اجسام با نام‌های گوناگون می‌نامند.
کمیت تنش اولین بار توسط کوشی در حدود سال ۱۸۲۲ در نظریه الاستیسیته معرفی شد.
ترموپلاستیک چیست؟
موس خود را روی من قرار دهید
ترموپلاستیک ( Thermoplastic) یا گرمانرم به پلیمرهایی گفته میشود که با افزایش دما بدون تغییر شیمیایی ذوب میشوند.
این پلیمرها را می‌توان به دفعات ذوب و دوباره جامد نمود.
چنین پلیمرهایی در حالت مذاب مانند مایعات جاری میشوند و از این لحاظ با پلیمرهای دارای اتصالات عرضی متمایزند.
خلاصه ی مقاله
موس خود را روی من قرار دهید
تغییر شکل الاستیک : این نوع تغییر شکل، برگشت پذیر است. به این معنا که با حذف بارگذاری، ماده به شکل اولیه خود بازمی گردد.
تغییر شکل پلاستیک: این نوع تغییر شکل برخلاف تغییر شکل الاستیک برگشت ناپذیر است.
نکته ی مهم : ماده پیش از اینکه تحت تغییر شکل پلاستیک قرار بگیرد، تغییر شکل الاستیک را تجربه می کند. بنابر این پس از باربرداری بخشی از ماده که دچار تغییر شکل پلاستیک شده است به شکل اولیه خود بازنمی گردد اما بخشی که هنوز فاز پلاستیک را تجربه نکرده به شکل اولیه خود باز می گردد.
با سلام
از مطالب مفید و ارزنده شما تشکر می کنم
با آرزوی توفیق در همه مراحل زندگی برای شما.
سپاس از لطف بیکران شما
سلام سايت خوبي داريد ممنون بابت زحمات
سلام و درود بسیار
ممنون از نظرتون.نظر شما باعث ذلگرمی ما میشود
چشم حتما