Wat is elastische limiet?
De elastische limiet van een materiaal is een belangrijke overweging in civiele, mechanische en ruimtevaarttechniek en -ontwerp. Elastische limiet, ook wel vloeipunt genoemd, is een bovengrens voor de spanning die op een materiaal kan worden uitgeoefend voordat het permanent vervormt. Deze limiet wordt gemeten in pond per vierkante inch (psi) of Newton per vierkante meter, ook bekend als pascals (Pa).
Elastische limiet is een functie van de elasticiteit van een materiaal. Elasticiteit is het vermogen van een materiaal om terug te keren naar zijn oorspronkelijke vorm of afmetingen, nadat een belasting of spanning is verwijderd. Alle materialen zullen vervormen wanneer een spanning of belasting wordt uitgeoefend. Rek is een maat voor de hoeveelheid vervorming die optreedt wanneer een materiaal onder spanning staat.
Elastische spanning treedt op wanneer een materiaal wordt blootgesteld aan lage spanning. Het verdwijnt nadat de stress is verwijderd en het materiaal keert terug naar zijn oorspronkelijke staat. Plastic spanning zal optreden bij spanningen boven de elastische limiet. Een materiaal dat plastische spanning ervaart, zal niet volledig herstellen en terugkeren naar zijn oorspronkelijke afmetingen nadat de spanning is verwijderd.
Deze eigenschap kan worden geïllustreerd aan de hand van het voorbeeld van een veer. Als een gewicht aan een uiteinde van een veer wordt gehangen, met het andere uiteinde vast, zal het de veer uitschuiven. Als een kleine hoeveelheid gewicht wordt toegepast en vervolgens wordt verwijderd, keert de veer terug naar zijn oorspronkelijke lengte. Als er te veel gewicht op de veer wordt uitgeoefend, zal deze permanent vervormen en niet terugkeren naar zijn oorspronkelijke lengte wanneer het gewicht wordt verwijderd. De veer heeft plastische vervorming ondergaan omdat de spanning veroorzaakt door het gewicht de elastische limiet overschreed.
Materialen hebben een meetbare relatie tussen toegepaste spanning en de resulterende spanning. Deze relatie kan worden uitgezet in een spanning-rekcurve. De helling van de spanning-rekcurve blijft constant in het gebied waar elastische spanning optreedt. De elastische limiet is het punt waar de aangebrachte spanning een begin van permanente vervorming veroorzaakt en de helling van de spanning-rekcurve verandert.
Niet alle materialen hebben een elastische limiet. Ductiliteit is een maat voor de hoeveelheid permanente vervorming vóór volledige mislukking. Nodulaire materialen, zoals staal en messing, zullen een grote hoeveelheid plastische vervorming ondervinden voordat uiteindelijk falen optreedt. Brosse materialen, zoals glas en beton, zullen weinig of geen plastische vervorming vertonen en een volledige storing treedt vaak op onmiddellijk nadat een kritische waarde van spanning is bereikt. Om deze reden hebben brosse materialen typisch geen vloeipunt.