Co to jest naprężenie rozciągające?

Naprężenie rozciągające występuje, gdy materiał poddawany jest sile ciągnącej lub rozciągającej. Naprężenie definiuje się jako siłę przyłożoną do pola przekroju poprzecznego z typowymi jednostkami funtów na cal kwadratowy (psi) lub niutonów na metr kwadratowy, znanymi również jako paskale (Pa). Rodzaj naprężenia, na jaki narażony jest materiał, zależy od sposobu przyłożenia siły. Trzy podstawowe typy naprężeń to rozciąganie, ściskanie i ścinanie. Zrozumienie naprężeń rozciągających jest ważne przy wyborze materiałów do zastosowań w inżynierii mechanicznej i projektowaniu.

Wymiary przedmiotu poddanego naprężeniu będą się zmieniać w wyniku odkształcenia lub odkształcenia, które występuje po przyłożeniu siły. Materiał poddany naprężeniom rozciągającym wydłuży się lub rozciągnie, gdy zostanie poddany naprężeniu. Materiał narażony na niskie naprężenia powróci do swoich pierwotnych wymiarów po usunięciu siły. Przy dużych naprężeniach materiał może nie powrócić do pierwotnego stanu, gdy siła zostanie usunięta i nastąpi trwałe odkształcenie. Zależność między przyłożonym naprężeniem a odpowiadającym mu odkształceniem można wykorzystać do przewidywania zachowania się materiału poddanego działaniu naprężenia rozciągającego.

Dostępny jest sprzęt testujący, który może dokładnie zmierzyć naprężenie i odkształcenie występujące w materiale oraz wygenerować krzywą naprężenie-odkształcenie . Krzywa naprężenie-odkształcenie zazwyczaj pozwala zrozumieć, jak zachowuje się materiał po wystawieniu na działanie przyłożonej siły rozciągającej, i określa maksymalne dopuszczalne naprężenie przed wystąpieniem trwałego odkształcenia i ostatecznego zniszczenia. Aby zmierzyć naprężenie rozciągające, do badanej próbki przykłada się stopniowo rosnącą siłę, a ilość siły potrzebnej do wydłużenia i ostatecznie rozbicia próbki jest mierzona i rejestrowana. Materiały, które są narażone na naprężenia rozciągające i ulegają dużej deformacji przed uszkodzeniem, są uważane za mające wysoką elastyczność .

Maksymalne naprężenie rozciągające, które materiał może wytrzymać, zanim ulegnie awarii, znane jest jako wytrzymałość na rozciąganie lub wytrzymałość na rozciąganie . Wartość wytrzymałości na rozciąganie jest bardzo różna dla różnych materiałów. Miękkie, plastyczne materiały - takie jak wiele tworzyw sztucznych, gumy i metali - są uważane za elastyczne i ulegną znacznemu odkształceniu przed całkowitym uszkodzeniem. Twarde i kruche materiały, takie jak beton i szkło, będą ulegać niewielkim deformacjom lub nie ulegną żadnej deformacji przed całkowitą awarią. Najwyższa wytrzymałość na rozciąganie wielu różnych rodzajów metalu, drewna, szkła, gumy, ceramiki, betonu i tworzyw sztucznych jest łatwo dostępna w różnych instrukcjach dotyczących właściwości materiałów.