弾性限界は、固体材料内で永続的に発生する可能性のある単位面積あたりの最大応力または力です。変形。弾性限界までの力を取り除くと、材料は元のサイズと形状に戻ります。材料がその弾性限界を超えて応力を受けると、降伏または流動します。このような材料の場合、弾性限界は、弾性から塑性挙動への移行を意味します。ほとんどの脆性材料の弾性限界を超える応力は、塑性変形がほとんどまたはまったくない破壊をもたらします。
原則として、弾性限界は比例限界とは異なります。フックの法則によって記述される挙動、つまり、応力がひずみに比例する挙動 (相対変形)、または荷重が変位に比例する挙動。一部の弾性材料では、弾性限界が比例限界とほぼ一致するため、2 つを区別することが困難になる場合があります。それにもかかわらず、他の材料の場合、非比例的な弾性のゾーンが 2 つの間に発生します。比例限界は、線形弾性挙動が停止するポイントです。
ストレスと緊張
物が外力によって変形すると、物自体の内部に均等かつ反対の復元力が生じます。応力は、力をユニットの面積で割った値として定義されます。
Stress =ForceArea
1 平方メートルあたりのニュートン (N/m2) またはパスカル (Pa) は、応力の SI 単位です。 .
歪みのあるオブジェクトの寸法はさまざまです。歪みは、寸法の変化を元の寸法で割ることによって計算されます。ひずみは、変化の種類に応じて、縦ひずみ、せん断ひずみ、または体積ひずみに分類されます。
縦ひずみ =長さの変化 元の長さ
せん断ひずみ → 変位の変化 元の長さ
体積歪み → 体積の変化元の体積
ひずみの単位や寸法式はありません.
弾性および塑性変形
外力を取り除いたときにオブジェクトが元の形状に戻ることを、弾性変形を起こしています。一方、弾性変形は、外力が大きくなると塑性変形に発展します。塑性変形は、弾性変形とは異なり、オブジェクトの寸法が永久に変化します。
ストレスとひずみの関係
グラフを使用して、応力と歪みの関係を表すことができます。下のグラフは、金属の応力とひずみの関係を典型的に表したものです。応力-ひずみグラフは、材料によって異なります。このグラフからいくつかの結論を導き出すことができます:
グラフの領域 O から A は線形です。ここではフックの法則に従います。
グラフは点 A から点 B まで非線形であり、応力がひずみに比例しなくなっていることを示しています。一方、金属はこの時点で元の形状に戻ります。
降伏点としてよく知られる弾性限界は、点 B にあります。材料の降伏強度は、この点に関連する応力です。
応力にわずかな変化があっても、金属の歪みは B から D の領域で急速に成長します。
グラフ上の弾性変形の領域は、フックの法則が観察される場所です。
点 C で力を取り除いても、金属は依然として変形し、この変形は塑性です。
材料の極限引張強度は、グラフの点 D で表されます。この点を超えてわずかな力しか加えられない場合でも、金属は点 E で破損します。
D 点と E 点の距離が小さいと、材料は壊れやすいと言われます。これらの 2 つのサイト間のスペースが大きい場合、材料は延性があると言われます。
比例の限界
応力とひずみが正比例する最大の潜在的な適用応力が比例限界です。応力-ひずみグラフは比例限界内の直線であり、フックの法則が適用されます。
降伏点
材料が弾性限界を超えて応力を受けると、塑性変形が発生します。材料の降伏点は、弾性変形から塑性変形に移行する点です。
弾性限界と比例限界の違い
弾性限界は、変形することなく材料に与えることができる最大圧力であるという点で、比例限界とは異なります。材料の比例限界は、応力とひずみが互いに正比例する点として定義されます。
もう 1 つの重要な違いは、弾性限界では応力とひずみが線形関係にあるのに対し、比例限界では応力とひずみの関係は問題にならないことです。
弾性限界と降伏点の違い
弾性限界と降伏点の主な違いは、降伏点が境界線の終わりを示すことです。弾性限界は弾性の始まりを示します。固体材料の弾性限界は、固体が永久に変形し始める前に加えることができる最大応力です。技術者は、エンジニアリング目的で結合破断によって定義される永久変形の点を指定する降伏点を発明しました。
比例限界と降伏点の違い
比例限界とも呼ばれる比例限界は、応力とひずみの間の直接的な関係を定義します。この時点まで、フックの法則は厳密に守られてきました。
しかし、ひずみがワイヤーを引き伸ばし続けている間、応力が一定のままになるポイントが来ます。ワイヤーは完全に塑性状態になります。降伏点は、このステップが行われる場所です。
弾性限界の実例
ゴムは最も柔軟な素材の 1 つと見なされています。
ガラスはスチールやその他の素材よりも弾力性があります。
ハンマー打撃のせん断応力を受けると、釘は永久に曲がります。これは、弾性限界に達したことを示しています。
石英と銅、そしてリンはほぼプラスチックの物体です。
パラフィン ワックスと土の本体は、完全にプラスチックと見なされます。
結論
外力が取り除かれた後に元の形状に戻ろうとする物体の能力は、弾性として知られています。 .ただし、すべての物体には、元の形状を維持できる弾性限界があります。この制限を超えて伸ばすと、向きが変わります。
結果として、弾性限界を変形力の上限として定義し、それを超えると物体が戻ります。変形力が解放されると元の構成に戻り、この制限を超えて伸ばすと、体の形状が永久に変更される可能性があります。
材料の弾性限界は、弾性を示し始める力または応力の最大値です。行動。塑性物質が変形する前の上限です。材料が弾性限界に達すると、さらに応力や力が加えられると変形が始まります。脆弱な材料に弾性限界を超える応力がかかると、結果として破損します。
結果として、変形力を増加させると、ボディの柔軟性が失われ、永久に変形します。
