Hva er elastisk grense?

Den elastiske grensen til et materiale er en viktig faktor innen sivil-, mekanisk- og romfartsingeniør og design. Elastisk grense, også kalt flytpunkt, er en øvre grense for spenningen som kan påføres et materiale før det deformeres permanent. Denne grensen måles i kilo per psi eller Newton per kvadratmeter, også kjent som pascals (Pa).

Elastisk grense er en funksjon av elastisiteten til et materiale. Elastisitet er et materiales evne til å gå tilbake til sin opprinnelige form, eller dimensjoner, etter at en belastning eller spenning er fjernet. Alle materialer vil deformeres når belastning eller belastning påføres. Strain er et mål på mengden deformasjon som oppstår når et materiale er under stress.

Elastisk belastning oppstår når et materiale blir utsatt for lite stress. Det vil forsvinne etter at stresset er fjernet, og materialet vil returnere til sin opprinnelige tilstand. Plaststamme vil oppstå ved spenninger over den elastiske grensen. Et materiale som opplever plastisk belastning vil ikke komme seg helt tilbake og komme tilbake til de opprinnelige dimensjonene etter at spenningen er fjernet.

Denne egenskapen kan illustreres ved bruk av eksemplet med en fjær. Hvis en vekt henges på den ene enden av en fjær, med motsatt ende fast, vil den forlenge fjæren. Hvis en liten mengde vekt påføres og deretter fjernes, vil fjæren gå tilbake til sin opprinnelige lengde. Hvis det legges for mye vekt på fjæren, vil den deformeres permanent og vil ikke komme tilbake til sin opprinnelige lengde når vekten fjernes. Fjæren har gjennomgått plastisk deformasjon fordi belastningen forårsaket av vekten overskredet den elastiske grensen.

Materialer har et målbart forhold mellom påført stress og den resulterende belastningen. Dette forholdet kan plottes i en stress-belastningskurve. Helningen på spenning-belastningskurven forblir konstant i det området hvor elastisk belastning forekommer. Den elastiske grensen er det punktet der påført spenning forårsaker en begynnelse av permanent deformasjon, og skråningen på spenning-belastningskurven endres.

Ikke alle materialer har en elastisk grense. Duktilitet er et mål på mengden permanent deformasjon før fullstendig svikt. Duktile materialer, som stål og messing, vil oppleve en stor mengde plastisk deformasjon før endelig svikt oppstår. Skjønne materialer, som glass og betong, vil ha liten eller ingen plastisk deformasjon, og fullstendig feil oppstår ofte umiddelbart etter at en kritisk verdi av spenning er nådd. Av denne grunn har sprøtte materialer vanligvis ikke et flytpunkt.