Saantolujuus vs. vetolujuus: Avainmittarit materiaalimekaniikassa

Saantolujuus vs. vetolujuus: Avainmittarit materiaalimekaniikassa

Metallien määrittelemiseen käytettyjen eri termien ymmärtäminen on välttämätöntä niiden toteuttamiseksi oikein komponentteissasi. Saantolujuus ja vetolujuus ovat kaksi tärkeintä fysikaalista ominaisuutta, mutta mitkä ovat nämä kaksi termiä ja mikä ero niiden välillä on?

Saantolujuus viittaa pisteeseen, jossa materiaali pysäyttää muodonmuutoksen elanaan (väliaikaisesti) ja alkaa muodonmuutos plastisesti (pysyvästi) stressille kohdistuessaan.

Joustava muodonmuutos on, kun materiaali on taivutettu, venytetty, kierretty tai puristettu ja palaa sitten alkuperäiseen muotoonsa kuorman poistamisen jälkeen. Muovinen muodonmuutos on pysyvä muodonmuutos, jossa komponentti tai materiaali muuttaa muotoa voiman kohdistamisen jälkeen.

Saantolujuutta käytetään usein materiaalin voimakkuuden määrittelemiseen, koska useimmissa tapauksissa komponentin muodonmuutos ei ole enää toiminnallinen. Mekaanisten ominaisuuksien suhteen saantolujuus on yksi tärkeimmistä ominaisuuksista, kun määritetään materiaalia projektille tai komponentille.

Mikä on vetolujuus?
Vetolujuus, joka on usein lyhennettynä UTS: llä, on mitta siitä, kuinka paljon stressiä materiaali kestää ennen murtumista. Teräkselle tämä on tyypillisesti 130-140% saantolujuudesta.

UTS -piste ei ole kohta, jossa materiaali rikkoutuu, vaan pikemminkin piste, jossa materiaalin kanta muuttuu maailmanlaajuisesta muodonmuutoksesta paikallisiin muodonmuutoksiin, mikä ilmenee komponentin venyttämisestä ja kaventumisesta (jos se epäonnistuu jännityksessä).

Mikä on ero saantolujuuden ja vetolujuuden välillä?
Saantolujuus on kohta, jossa materiaali alkaa muodonmuutos plastisesti, mikä tarkoittaa, että se taipuu tai venyttää, kun taas vetolujuus on maksimaalinen jännitys, jonka materiaali kestää.

Vaikka molemmat tekijät ovat tärkeitä, saantolujuutta käytetään yleisemmin komponenttien materiaalien määrittämisessä. Tämä johtuu siitä, että kun materiaali ylittää plastisen muodonmuutoksen pisteen, sitä ei voida enää käyttää. Hyvin suunniteltu komponentti korostaa tyypillisesti vain 50%: iin sen satolujuudesta käytössä riippuen sovelluksesta ja turvallisuuskertoimesta.

Onko vetolujuus korkeampi kuin saantolujuus?
Materiaaleissa, kuten lievä teräs, saantolujuus on noin 30-40% pienempi kuin vetolujuus, mutta tämä ei ole totta kaikille metalleille. Hauraissa materiaaleissa, kuten korkea hiiliteräs, vetolujuus on vain hiukan korkeampi kuin saantolujuus, koska materiaalista puuttuu taipuisuus, ja siksi se ei muodostu paljon ennen murtumista.

Kuinka saantolujuus ja vetolujuus mitataan?
Vetolujuus ja saantolujuus ovat tekniikan jännityksiä, jotka mitataan voimana pinta -alayksikköä kohti, yleensä kilona neliötuumaa kohti (PSI) Pohjois -Amerikassa ja kansainvälisessä järjestelmässä passaleissa tai megapaskaleissa. Standardisoidut testit ovat yleisiä, käyttämällä joko tasaisia ​​tai pyöreitä testinäytteitä.

Hydrauliikka- tai ruuvityyppinen testeri venyttää näytteen tallentamalla jännitys ja rasitus. Useimmilla homogeenisilla metalleilla on lineaarinen stressi-venymä-suhde satolujuuspisteeseen saakka.

Mikä on tavallisten materiaalien saantolujuus?

Materiaalin vahvuus riippuu suuresti sen sisältämistä erityisistä seostuselementeistä. Tässä on joitain esimerkkejä yleisten tekniikan materiaalien saannosta ja vetolujuuksista:

Kuten näette, pallokella, kuten alumiinilla ja kuparilla, on suuri rako niiden saannon ja vetolujuuksien välillä, kun taas haurailla materiaaleilla, kuten korkealla hiilityökaluteräksillä, on päinvastainen.

Faktat vetolujuudesta
Volframilla on suurin metallien vetolujuus, noin 980 MPa.

Joillakin erittäin pallokemetallien, kuten kullan, satolujuus on suurempi kuin niiden vetolujuus, koska ne kaulaavat pienemmillä rasituksilla, mutta ne voivat venyttää huomattavasti enemmän kuin metallit, kuten teräs.

Vaikka hämähäkki -silkin vetolujuus on vain 1,5 GPA, se on viisi kertaa vahvempi kuin teräs painon mukaan.