탄성 한계 란 무엇입니까?

재료의 탄성 한계는 토목, 기계 및 항공 우주 공학 및 설계에서 중요한 고려 사항입니다. 항복점이라고도하는 탄성 한계는 재료가 영구적으로 변형되기 전에 적용 할 수있는 응력의 상한입니다. 이 한계는 파스칼 (Pa)이라고도하는 제곱 인치당 파운드 (psi) 또는 제곱미터 당 뉴턴으로 측정됩니다.

탄성 한계는 재료의 탄성 함수입니다. 탄성은 하중이나 응력이 제거 된 후 재료가 원래 모양 또는 치수로 돌아 오는 능력입니다. 응력이나 하중이 가해지면 모든 재료가 변형됩니다. 변형률은 재료에 응력이 가해 졌을 때 발생하는 변형량을 측정 한 것입니다.

탄성 변형은 재료가 낮은 응력에 노출 될 때 발생합니다. 응력이 제거되면 사라지고 재료는 원래 상태로 돌아갑니다. 탄성 한계를 초과하는 응력에서 소성 변형이 발생합니다. 소성 변형이 발생하는 재료는 응력이 제거 된 후 완전히 복구되지 않고 원래 크기로 돌아갑니다.

이 속성은 스프링의 예를 사용하여 설명 할 수 있습니다. 스프링의 한쪽 끝에 웨이트를 걸고 반대쪽 끝을 고정하면 스프링이 확장됩니다. 소량의 중량을 적용한 후 제거하면 스프링이 원래 길이로 돌아갑니다. 스프링에 너무 많은 무게가 가해지면, 스프링이 영구적으로 변형되어 무게가 제거 될 때 원래 길이로 되돌아 가지 않습니다. 무게로 인한 응력이 탄성 한계를 초과하여 스프링이 소성 변형되었습니다.

재료는 가해진 응력과 결과 변형 사이에 측정 가능한 관계가 있습니다. 이 관계는 응력-변형 곡선으로 그려 질 수 있습니다. 응력 변형률 곡선의 기울기는 탄성 변형이 발생하는 영역에서 일정하게 유지됩니다. 탄성 한계는 적용된 응력이 영구 변형을 시작하고 응력 변형 곡선의 기울기가 변하는 지점입니다.

모든 재료에 탄성 한계가있는 것은 아닙니다. 연성 (ductility)은 완전 파괴 전 영구 변형량을 측정 한 것입니다. 강철 및 황동과 같은 연성 재료는 궁극적 인 고장이 발생하기 전에 많은 양의 소성 변형을 경험하게됩니다. 유리 및 콘크리트와 같은 부서지기 쉬운 재료는 소성 변형이 거의 또는 전혀 나타나지 않으며 임계 응력 값에 도달 한 직후에 완전한 고장이 발생합니다. 이러한 이유로 취성 재료는 일반적으로 항복점을 갖지 않습니다.