* 力のタイプ: それは引張力(引っ張り)、圧縮力(押し)、せん断力(スライド)、またはねじれ力(ねじれ)ですか?
* 力の大きさ: 力はどれくらい強いですか?
* 力の期間: それは突然の衝撃ですか、それとも持続的な力ですか?
* 温度: 金属は暑いですか、それとも寒いですか?
* 材料特性: どのような種類の金属(鋼、アルミニウム、銅など)ですか?
これは、金属に適用される力に対するいくつかの一般的な応答の内訳です。
弾性変形:
* 小さな力: 金属は抽出的に変形する可能性があります 、つまり、力が除去されると元の形状に戻ります。これは、輪ゴムを伸ばすようなものです。
* ストレス - ひずみ曲線: これは、力の増加の下で金属がどのように変形するかを示すグラフです。曲線の弾性領域は、変形が可逆的な点を表しています。
塑性変形:
* より大きな力: 力が金属の弾性限界を超えた場合、金属は卑劣に変形します 、つまり、それは永久に形を変えます。これは、ペーパークリップを曲げるようなものです。
* 降伏強度: これは、金属が恒久的に変形し始めるストレス - ひずみ曲線のポイントです。
* 作業硬化: 金属が塑性変形を受けると、より強く、より硬くなります。これは、金属の内部構造が再配置されているためです。
骨折:
* 非常に高い力: 力が十分に強い場合、金属は骨折 または休憩。
* 究極の引張強度: これは、金属がこれ以上負荷をサポートできなくなるストレス - ひずみ曲線のポイントです。
* 延性: これは、金属が壊れる前にどれだけの金属を伸ばすか、変形させることができるかの尺度です。
その他の効果:
* クリープ: 持続的な負荷の下では、降伏点を下回る温度であっても、一部の金属は時間とともにゆっくりと変形する可能性があります。
* 疲労: 繰り返される応力サイクルは、金属の微視的な亀裂を引き起こす可能性があり、最終的に故障を引き起こす可能性があります。
* 熱生成: 力が金属に適用されると、エネルギーの一部が熱に変換されます。
例:
* ワイヤーを引っ張る: 力が降伏強度を超えるまでワイヤは弾性的に伸び、その時点で永久に変形し始めます。力がさらに増加すると、ワイヤーは最終的に壊れます。
* 金属ロッドの曲げ: ロッドは、降伏点に達するまで伸長します。その時点で永久に曲がります。
* ハンマーで爪を打つ: 衝撃力は、爪の頭のプラスチック変形を引き起こし、木材に押し込みます。
安全で信頼性の高い構造、機械、ツールの設計を可能にするため、金属が力にどのように反応するかをエンジニアリングで理解することが重要です。