Luyenkim.Net!

Có ba định nghĩa quan trọng về độ bền kéo của vật liệu:

Khái niệm 

Có nhiều định nghĩa về các giá trị của độ bền kéo đối với vật liệu được biểu thị ở đồ thị sau (đối với thép C thấp).

Đường Ứng suất - biến dạng điển hình của thép kết cấu

1. Độ bền kéo hay Giới hạn bền
2. Giới hạn chảy
3. Điểm phá hủy
4. Vùng hóa bền biên dạng
5. Vùng cổ thắt.

Sau điểm chảy, thép và nhiều kim loại dẻo khác sẽ trải qua 1 giai đoạn gọi là hóa bền biến dạng, nghĩa là gia tăng ứng suất cho đến giá trị ứng suất độ bền kéo và biến dạng cũng sẽ tăng. Nếu bỏ lực kéo trong giai đoạn này, cung ứng suất - biến dạng sẽ dịch song song giữa điểm ban đầu và điểm chảy. Nếu ta áp lực kéo trở lại, nó biến dạng sẽ tiếp tục theo cung hạ tải trước đó cho đến giới hạn bền mới.

Khi kim loại hoặc vật liệu bị áp lực kéo đến giới hạn bền kéo, nó sẽ bắt đầu xuất hiện sự co thắt "neck"  tại vùng mặt cắt do biến dạng dẻo. Khi sụ co đạt tới điểm tới hạn, sẽ dẫn đến hình ảnh ngược của cung ứng suất - biến dạng, khi đó ứng suất giảm liên quan đến sự gia tăng biến dạng vì hiệu ứng hình học. Là do ứng suất biến dạng và ứng suất kỹ thuật được tính toán dựa trên diện tích mặt cắt trước khi có hiện tượng thắt. Nếu vẽ đồ thị theo ứng suất biến dạng thực là giá trị ứng suất chia cho diện tích mặt cắt thực của mẫu, đường cong sẽ tiếp tục tăng và sẽ k0 bao giờ có hiện tượng giảm như hình trên. Quá trình thắt không quan sát thấy đối với vật liệu bị nén. Ứng suất đỉnh trên đường cong kỹ thuật ứng suất-biến dạng được gọi là giới hạn bền kéo. Sau quá trình thắt, vật liệu sẽ bị nứt, gãy và năng lượng đàn hồi tích trữ sẽ được thải dưới dạng âm thanh và nhiệt. Ứng suất của vật liệu tại thời điểm phá hủy gọi là ứng suất phá hủy.

Vật liệu kim loại mềm không có điểm chảy rõ ràng. Ứng suất chảy điển hình được định nghĩa là ứng suất tại điểm có độ biến dạng0,2%. Giới hạn chảy được xác định bằng cách xác định điểm giao của cung ứng suất - biến dạng với đường song song với đường dốc ban đầu giao cắt tại trục hoành với giá trị biến dạng là 0.002 (0.2%). Đường ứng suất biến dạng điển hình của Al với đường dịch 0,2% được biểu thị dưới đây.

Đường ứng suất - bién dạng điển hình của Nhôm

1. Giới hạn bền kéo
2. Giới hạn chảy
3. Ứng suất giới hạn tỷ lệ thuận
4. Điểm phá hủy
5. Độ lệch biến dạng dư (điển hình 0.002).

Vật liệu dòn như xi măng và sợi C không có điểm chảy khi thử kéo, và không có hóa bền biến dạng, nghĩa là giới hạn bền kéo và độ bền phá hủy là như sau. Đương cong ứng suất biến dạng đặc trưng của họ vật liệu này được biểu thị ở hình dưới đây. Vật liệu dòn không có bất kì biến dạng dẻo nào, ngoài thể hiện biến dạng đàn hồi. Một đặc trưng của phá hủy dòn là 2 mặt vỡ có thể ghép lại với nhau để khôi phục nguyên dạng vật liệu ban đầu. Đường cong ứng suất biến dạng đối với vật liệu dòn có dạng tuyến tính.Thử cơ tính đối với nhiều mẫu như nhau sẽ có nhiều kết quả ứng suất phá hủy khác nhau. Đường dưới đây là trường hợp điển hình đối với polymer dòn được kiểm tra ở tốc độ biến dạng chậm tại nhiệt độ trên nhiệt độ chuyển pha thủy tinh "glass transition". Một số vật liệu gốm kỹ thuật cho thấy một phần nhỏ hành vi dẻo tai ứng suất ngay trước ứng suất phá hủy, nhưng đoạn đầu của cung là tuyến tính.

Độ bền kéo có đơn vị của lực trên 1 đơn vị diện tích. Trong hệ SI, đơn vị này là N/m² hay Pa. Các đơn vị dẫn xuất khác như lbf/in² hay PSI. Ở Bắc Mỹ hay sử dụng ksi (là bội nghìn của psi)

Độ bền phá hủy của 1 thanh trụ có đơn vị là lục, như là N, mà không chỉ rõ phần mặt cắt của thanh. Thuật ngữ này thường gọi đơn giản là độ bèn kéo , nhưng điều này không chính xác về mặt thuật ngữ.

Ở các vật liệu dòn như đá, bê ông, gang đúc hoặc sỏi, độ bền kéo rất nhỏ so với độ bền nén và nó thường được cho là bằng 0 đối với nhiều ứng dụng. Sợi thủy tinh có độ bền kéo cao hon thép, nhưng thủy tinh khối lại k0 có được độ bền cao như thế. Có thể giải thích là do Hệ số cường độ ứng suất (Stress Intensity Factor) gắn với các khuyết tật trong vật liệu. Khi kích thước của mẫu lớn hơn, kích thước của khuyết tật cũng tăng. Nhìn chung, độ bền kéo của 1 thanh trụ luôn luôn nhỏ hơn độ bền kéo của các sợi riêng rẽ.

Độ bền kéo có thể được định nghĩa cho chất lỏng cũng như chất rắn. Ví dụ, khi cây hấp thụ nước từ gốc của nó lên cao bằng cách vận chuyển, cột nước được kéo lên tren cao nhờ lực mao dẫn. và lực này truyền xuống dưới cột bởi độ bền kéo. Áp suất không khí từ phía dướicungx sẽ tác động một phần nhỏ đối với cây để hấp thụ nước lên cao, nhưng một mình lực đó không đủ để đẩy cột nước lên cao quá 10m, và cây có thể lớn cao hơn thế.

Độ bền kéo điển hình

• Note: Multiwalled carbon nanotubes have the highest tensile strength of any material yet measured, with labs producing them at a tensile strength of 63 GPa, still well below their theoretical limit of 300 GPa. However as of 2004, no macroscopic object constructed of carbon nanotubes has had a tensile strength remotely approaching this figure, or substantially exceeding that of high-strength materials like Kevlar.

• Note: many of the values depend on manufacturing process and purity/composition.

(Source: A.M. Howatson, P.G. Lund and J.D. Todd, "Engineering Tables and Data" p41)

Nguồn: http://en.wikipedia.org 

• 09/05/2007 11:45 - Learn All About Home Theater Plasma, LCD, TFT Displays
• 07/05/2007 05:23 - Thuyết trình báo cáo khoa học - Presentation - Bài 2/3
• 02/05/2007 10:17 - Thuyết trình báo cáo khoa học - Presentation - Bài 1/3
• 03/04/2007 21:13 - Thế nào là một công trình khoa học ?
• 03/04/2007 21:08 - Thế nào là một “bài báo khoa học” ?

• 29/03/2007 11:03 - List of Crystallography Software
• 05/03/2007 11:05 - Gian lận trong nghiên cứu khoa học: áp lực kinh tế và cơ…
• 30/01/2007 14:41 - The Role of Materials in Sustainable Mobility—Examining …
• 15/12/2006 18:31 - Hướng dẫn sử dụng phần mềm PCPDFWIN
• 08/12/2006 18:23 - Vấn đề tác giả bài báo khoa học