Odkształcenie elastyczne a plastyczne
Deformacja to efekt zmiany kształtu obiektu fizycznego po przyłożeniu do powierzchni siły zewnętrznej. Siły mogą być przykładane na powierzchnię jako normalne, styczne lub momenty obrotowe. Jeśli ciało nie zmienia swojego kształtu, choćby w niewielkim stopniu, pod wpływem sił zewnętrznych, to obiekt określa się jako doskonały obiekt stały. W przyrodzie nie ma doskonałych ciał stałych; każdy przedmiot ma swoje własne deformacje. W tym artykule omówimy, czym są odkształcenia sprężyste i odkształcenia plastyczne, jak występują w przyrodzie i jakie są ich zastosowania.
Odkształcenie sprężyste
Kiedy zewnętrzne naprężenie jest przyłożone do ciała stałego, ciało ma tendencję do odrywania się od siebie. Powoduje to wzrost odległości między atomami w sieci. Każdy atom stara się przyciągnąć swojego sąsiada jak najbliżej. Powoduje to siłę, która próbuje oprzeć się deformacji. Ta siła jest znana jako naprężenie. Jeśli wykreślony zostanie wykres naprężenia w funkcji odkształcenia, wykres będzie liniowy dla niektórych niższych wartości odkształcenia. Ten obszar liniowy to strefa, w której obiekt jest odkształcany sprężyście. Odkształcenie sprężyste jest zawsze odwracalne. Oblicza się ją za pomocą prawa Hooke'a. Prawo Hooke'a mówi, że dla zakresu sprężystości materiału przyłożone naprężenie jest równe iloczynowi modułu Younga i odkształcenia materiału. Odkształcenie sprężyste bryły jest procesem odwracalnym, po usunięciu przyłożonego naprężenia bryła powraca do swojego pierwotnego stanu.
Odkształcenie plastiku
Gdy wykres naprężenia w funkcji odkształcenia jest liniowy, mówi się, że system jest w stanie sprężystym. Jednak przy dużym naprężeniu działka przechodzi niewielki skok na osiach. Jest to granica, przy której następuje odkształcenie plastyczne. Ta granica jest znana jako granica plastyczności materiału. Odkształcenie plastyczne następuje głównie na skutek poślizgu dwóch warstw bryły. Ten proces przesuwania nie jest odwracalny. Odkształcenie plastyczne jest czasami nazywane odkształceniem nieodwracalnym, ale niektóre tryby odkształcenia plastycznego są w rzeczywistości odwracalne. Po skoku granicy plastyczności wykres naprężenia w funkcji odkształcenia staje się gładką krzywą z wierzchołkiem. Szczyt tej krzywej jest znany jako siła ostateczna. Po osiągnięciu maksymalnej wytrzymałości materiał zaczyna „szykować” powodując nierównomierność gęstości na długości. Sprawia to, że w materiale występują obszary o bardzo małej gęstości, co sprawia, że jest on łatwo łamliwy. Odkształcenie plastyczne jest wykorzystywane do hartowania metalu w celu dokładnego upakowania atomów.
Jaka jest różnica między odkształceniem sprężystym a odkształceniem plastycznym?
– Główna różnica między odkształceniem sprężystym a odkształceniem plastycznym polega na tym, że odkształcenie sprężyste jest zawsze odwracalne, a odkształcenie plastyczne jest nieodwracalne, z wyjątkiem bardzo rzadkich przypadków.
– W deformacji sprężystej wiązania między cząsteczkami lub atomami pozostają nienaruszone, ale zmieniają tylko ich długość; Zjawiska deformacji plastycznej, takie jak przesuwanie się płyty, występują z powodu całkowitego rozszczepienia wiązań.
– Odkształcenie sprężyste zachowuje liniową zależność z naprężeniem, podczas gdy odkształcenie plastyczne zachowuje zależność zakrzywioną z wierzchołkiem.
