Deformace (inženýrství)

Ve vědě materiálů, deformace je změna ve tvaru nebo velikost objektu kvůli použité síle. Toto může být výsledek tahových sil, tlakové síly, stříhat, se ohýbat nebo kroucení. Deformace je často popisována jako napětí.

Jak deformace nastane, interní pohřbít-molekulární síly vyvstávají který oponovat aplikované působení. Jestliže použitá síla není příliš velká tyto síly mohou být dostatečné kompletně se bránit použité síle, dovolit objektu převzít nový rovnovážný stav a k návratu k jeho originálnímu státu když náklad je odstraněn. Větší použitá síla může vést k trvalé deformaci objektu nebo rovnat k jeho strukturální poruše.

Nepřehlédněte: Tato stránka obsahuje strojový překlad textu z anglické encyklopedie Wikipedia. Pokud budou některé pasáže špatně srozumitelné, zkuste se podívat i na text v originále, který najdete pod odkazem Deformation (engineering). Překlad byl vytvořen pomocí překladače Eurotran.

V čísle to může být viděno že namáhání tlakem (ukázané šipkou) způsobilo deformaci ve válci tak že originální podoba (hodila linky) se měnil (se změnil) do jednoho s vyboulenýma stranami. Strany se vyboulí protože materiál, ačkoli silný dost neprasknout nebo jinak propadnout, je ne silný dost podporovat náklad bez změny, tak materiál je vytlačován postranně. Vnitřní síly (v tomto případě u pravých úhlů k deformaci) se brání aplikovanému zatížení.

Představa o přísném těle může být aplikována jestliže deformace je zanedbatelná.

Druhy deformace

Závisení na druhu materiálu, velikosti a geometrie objektu a sílách platilo, různé druhy deformace mohou vyplývat. Obraz napravo ukazuje inženýrství zdůrazní vs. diagram napětí pro typický tažný materiál takový jako ocel.

Pružná deformace

Tento druh deformace je reverzibilní. Jednou síly jsou už ne aplikovány, objekt se vrátí k jeho originální podobě. Měkký thermoplastics a kovy mají průměrná pružná deformační rozmezí, zatímco keramiky, krystaly a těžko thermosetting plasty podstoupí téměř žádná pružná deformace. Pružná deformace je řízena Hooke právem který říká:

Kde $?$ je platil stres, $E$ je materiál konstanta volala Youngovy modulus, a $?$ je vyplývání napětí. Tento vztah jen platí v pružném dosahu a ukáže, že sklon stresu vs. křivka napětí může být používána najít Youngovy modulus. Inženýři často používají tento výpočet v tažných testech. pružný rozsah konce když materiál sahá jeho síla výnosu. V tomto bodě plastická deformace začne.

Plastická deformace

Tento druh deformace není reverzibilní. Nicméně, objekt v rozsahu plastické deformace bude nejprve mít podstoupenou pružnou deformaci, který je reverzibilní, tak objekt vrátí části cestu k jeho originální podobě. Měkký thermoplastics mít spíše velké plastové deformační rozmezí jak dělat tažné kovy takový jako měď, stříbro a zlato. Ocel dělá, také, ale ne litina. Tvrdé thermosetting plasty, guma, krystaly a keramiky mají minimální plastická deformační rozmezí. Jeden materiál s velkým plastickým deformačním rozsahem je mokrá žvýkačka, který může být rozprostřené tucty časů jeho délka originálu.

V tažném stresu plastická deformace je charakterizována napětím tvrdit oblast a oblast zaškrcení a konečně, fraktura (také volal roztržku). Během přitvrzení napětí materiál stane se silnější přes pohyb atomových rozmístění. Fáze zaškrcení je ukázána snížením průřezové oblasti vzorku. Zaškrcení začne poté, co Ultimate síla je podávána. Během zaškrcení, materiál může už ne odolávat maximální napětí a napětí ve vzorku rychle se zvětší. Plastická deformace končí frakturou materiálu.

Únava kovu

Další mechanismus deformace je únava kovu, který nastane primárně v tažných kovech. To bylo původně si myslel, že materiál se změnil jen uvnitř pružný rozsah se vrátil úplně k jeho originálnímu státu, jakmile síly byly odstraněny. Nicméně, chyby jsou představeny na molekulární úrovni s každou deformací. Po mnoha deformacích, praskliny začnou se objevit, následoval brzy po frakturou, s žádnou zřejmou plastickou deformací mezitím. Se spoléhat na materiál, tvar, a jak blízký hranici pružnosti to je deformováno, porucha může vyžadovat tisíce, milióny, miliardy nebo trillions deformací.

Únava kovu byla hlavní příčina selhání letadel, takový jak De Havilland kometa, obzvláště předtím proces byl studna rozuměla. Tam jsou dva způsoby, jak stanovit, když část je v nebezpečí únavy kovu; jeden předpovídat když porucha nastane kvůli materiálu/síle/tvar/kombinace iterace, a nahradit zranitelné materiály předtím toto nastane, nebo vykonávat vyšetření odhalovat mikrotrhlinky a vykonávat nahrazení jakmile oni nastanou. Výběr materiálů, které nejsou pravděpodobné, že trpí únavou kovu během života produktu je nejlepší řešení, ale ne vždy možný. Vyhýbat se tvarům s ostrými zatáčkami limituje únavu kovu koncentracemi snížení námahy, ale neodklidí to.

Fraktura

Tento druh deformace je také ne reverzibilní. Přerušení nastane poté, co materiál dospěl ke konci pružný, a pak plastický, rozsahy deformace. V tomto bodě síly se hromadí, než oni jsou dostateční způsobit frakturu. Všechny materiály nakonec se zlomí, jestliže dostatečné síly jsou aplikovány.

Misconceptions

Oblíbená mylná představa je že všechny materiály, které se ohýbají jsou “slabé” a celá ta který nejsou “silní”. Ve skutečnosti, mnoho materiálů, které podstoupí velký pružné a plastické deformace, takový jako ocel, být schopný absorbovat stresy, které by způsobily křehké materiály, takový jako sklo, s minimální pružné a plastické deformační rozsahy, se zlomit. Tam je dokonce podobenství popisovat toto pozorování (parafrázoval dole):