Têgihîştina Hêza Şikestinê: Têgehên Sereke, Ceribandin û Serlêdan

Hêza şikestinê taybetmendiyek bingehîn e ku di zanist û endezyariya materyalan de roleke girîng dilîze, û dibe alîkar ku were destnîşankirin ka materyal dê çawa di bin stresê de tevbigere, nemaze dema ku ew têk diçe. Ew têgihîştinê li ser stresa herî zêde ya ku materyal dikare berî şikestinê li ber xwe bide peyda dike, û daneyên pêwîst pêşkêşî endezyar û zanyarên materyalan dike da ku materyalên guncan ji bo sepanên cûda hilbijêrin. Di vê gotara berfireh de, em ê lêkolîn bikin ka hêza şikestinê çi ye, girîngiya wê, awayên cûda yên şikestinê, û ka ew çawa dikare di hawîrdorek çêkirinê de were ceribandin. Wekî din, em ê bikevin nav pirsgirêkên têkildarî ceribandina hêza şikestinê û girîngiya têgihîştina xêza stres-deformasyonê.

Hêza Şikestinê çi ye?

Hêza şikestinê behsa herî zêde zext an hêza ku materyal dikare berî ku rastî şikestina karesatbar were, ku bi şikestinê tê xuyang kirin, tehemûl bike dike. Ev şikestin çêdibe dema ku avahiya navxweyî ya materyalê êdî nikare barê sepandî hilgire, di encamê de belavbûna şikestinê çêdibe ku di dawiyê de dibe sedema şikestina tevahî. Bi gelemperî bi yekîneyên zextê tê îfade kirin, wek mînakpaskal (Pa) or lîre li ser înçek çargoşe (psi), berxwedana şikestinê taybetmendiyek girîng e ku alîkariya endezyaran dike ku pêşbînî bikin ka materyal dê di şert û mercên cîhana rastîn de çawa tevbigerin, nemaze di sepanên avahîsaziyê de ku têkçûn dikare bibe felaketek.

Berxwedana şikestinê ya materyalek bi çend faktoran ve girêdayî ye, di nav wan depêkhateya latîsê ya krîstal, alloy an avahiya kompozît, ûpêvajoyên çêkirinêMateryal astên cûda yên berxwedana şikestinê nîşan didin, ku bi piranî ji ber rêzkirina wan a atomî û celebê girêdana di navbera atoman de ye.

Cureyên Materyalan Li Ser bingeha Hêza Şikestinê:

• Materyalên şikestîBeton, seramîk û hesinê gewr ê avêtin pir caran di bin zextê de xurt in lê berxwedana şikestinê ya kêm nîşan didin. Ev materyal dikarin hêzên zextê baş li ber xwe bidin lê di bin zextên kişandin an xwarbûnê de bi hêsanî têk diçin.
• Materyalên NermPola nerm, aluminium û gelek polîmer bi gelemperî xwedî berxwedana zextê ya kêmtir lê berxwedana şikestinê ya bilindtir in. Ev materyal dikarin berî şikestinê bi awayekî plastîk deform bibin, ev yek dihêle ku ew enerjiyê bigirin û bêyî şikestin li hember zextên mezintir bisekinin.

Hêza şikestinê dikare bi girîngî ji hêlafaktorên derveyîwek germahî, rêjeya barkirinê, hebûna kêmasî an qusûran di materyalê de, û cewherê zexta sepandî (çi kişandin, zext, birrîn, hwd.).

Modên Şikestinê di Materyalan de

Têgihîştina awayên cûda yên şikestinê di destnîşankirina ka materyal dê çawa di bin senaryoyên stresê yên cûda de bertek nîşan bide de dibe alîkar. Modên şikestinê yên herî gelemperî şikestina kişandinê, zextê û xwarbûnê ne. Her mod belavkirina stresê û mekanîzmayên têkçûnê yên cûda dihewîne.

1. Şikestina kişandinê:

Şikestina kişandinê dema ku materyalek rastî hêzek derveyî tê ku wê li ser yek eksenê ji hev vediqetîne çêdibe. Ev celeb şikestin bi gelemperî di materyalên di bin kişandina saf de çêdibe, û ew bi veqetandin an şikestina materyalê li ser rûberek perpendîkular li ser barê kişandinê yê sepandî tê xuyang kirin.

• Deformasyona Destpêkê: Materyal di destpêkê de derbas dibedeformasyona elastîk, ku tê de materyal li aliyê barê sepandî dirêj dibe. Deformasyon dikare were sererastkirin, ango piştî rakirina hêzê materyal vedigere şiklê xwe yê berê.
• GerdenkirinHer ku bar zêde dibe, herêmek herêmî dest bi deformasyonê dike ku bi girîngîtir be. Ev qonax, wekî tê zanîngerdenkirin, dibe sedema kêmkirina rûbera xaçerêyî li xala zexta herî zêde. Materyal dirêj dibe û sînorên wê yên krîstal diqelişin.
• Hêza Kêşandinê ya Dawî (UTS)Hêza kişandinê ya dawîn behsa herî zêde zextê dike ku materyal dikare berî ku herêma stûyî krîtîk bibe, tehemûl bike, û bibe sedema belavbûna bilez a şikestinê li seranserê tevahiya beşê xaçerêyî.

2. Şikestina Zextê:

Şikestina zextê dema ku materyalek rastî hêzên ku wê li ser eksena barkirinê bi hev re dixin tê, çêdibe. Ev celeb şikestinê dibe sedemawerbûn, perçiqandin, ûperçebûnji materyalê. Şikestinên pêçayî bi gelemperî dibin sedema gelek şikestinan ji ber ku materyal têdikoşe ku li hember zexta pêçayî ya sepandî li ber xwe bide.

• Deformasyona ElastîkDi qonaxa destpêkê de, materyal di bin bandoradeformasyona elastîk, ku piştî rakirina bar dikare xwe vegerîne. Lêbelê, her ku bar zêde dibe, materyal dikeve qonaxa deformasyona plastîk.
• Deformasyon û Werimîna PlastîkDi materyalên nermik de, barên pêçandinê dibin sedema deformasyona plastîk, ku wekî werbûnek perpendîkular li ser barê sepandî xuya dike. Berevajî vê, materyalên şikestî bi gelemperî dişkên gava ku sînorê elastîk derbas dibe, ji ber ku ew ne xwedî şiyana deformasyona plastîk a girîng in.
• Hêza Dawî: Dema ku materyal digihîje asta xwehêza zextê ya dawîn, gelek şikestin dikarin çêbibin, ku bibin sedema perçebûn an hilweşîna materyalê di bin barê sepandî de.

3. Şikestina Çemandinê:

Şikestina xwarbûnê dema ku materyal ji ber hêzek xwarbûnê ya derveyî rastî hem zextên kişandinê û hem jî yên zextê tê, çêdibe. Şikestina xwarbûnê ya tîpîk ji aliyê kişandinê, ku materyal li wir dirêj dibe, dest pê dike û di qalindahiya materyalê de belav dibe.

• Stresên Kêşan û ZextkirinêRîşên derve yên materyalê (li aliyê barkirî) zextên kişandinê dikişînin, lê rîşên hundirîn (li hember barê sepandî) zextên pêçandinê dikişînin. Ev zext li aliyê kişandinê dibin sedema şikestinê, ku li wir şikestin an deformasyon îhtîmala çêbûna şikestinekê zêdetir e.
• Belavbûna ŞikestinanHer ku hêza xwarbûnê ya sepandî zêde dibe, li aliyê kişandinê şikestin çêdibin û dibe ku bi tevahî di qalindahiya materyalê re belav bibin, û bibin sedema şikestinê.

Testên ji bo Diyarkirina Hêza Şikestinê

Ji bo destnîşankirina berxwedana şikestinê ya materyalan çend ceribandinên standardkirî hene. Ev ceribandin ji bo têgihîştina ka materyalek dê di bin şert û mercên barkirinê yên cûda de çawa performansê bike girîng in. Testên berxwedana şikestinê yên hevpar ceribandinên kişandin, zext û bandorê ne.

1. Testa kişandinê:

Di ceribandina kişandinê de, nimûneyek standardkirî bistûyî (hestiyê kûçik)şikl di tengezariya saf de rastî barkirina eksîyal tê. Ev ceribandin dibe alîkar ku were nirxandin ka materyal çawa li hember tengezariyê bersiv dide, û daneyan li ser wê peyda dike.qonaxên elastîk û plastîk, hêza kişandinê ya dawî (UTS), ûdirêjkirina di şikestinê de.

• NetîceNirxa UTS stresa ku materyal tê de dişkê temsîl dike. Testa kişandinê di heman demê de agahdarî li ser duktîlîteyê û potansiyela deformasyona plastîk peyda dike.

2. Testa Pêlkirinê:

Testa zextê barkirina blokek testê ya standardkirî bi hêza zextê ya paqij li ser eksenê vedihewîne. Ev ceribandin şiyana materyalê ya li hember zextê dinirxîne û daneyan li ser wê peyda dike.hêza zextêûmodula zextê.

• NetîceEv ceribandin dibe alîkar ku xala ku materyal êdî nikare li hember hêza zextê bisekine û dest bi deformasyona plastîk an jî têkçûnê bike were destnîşankirin.

3. Testa Bandorê:

Ceribandina bandorê ji bo nirxandina şiyana materyalê ya li hember barên dînamîk ên ji nişka ve tê kirin. Nimûneyek, bi gelemperîqulkirîji bo pêşvebirina çêbûna şikestinê, ji hêla bandorkerek bi leza bilind ve tê lêdan. Enerjiya ku di dema lêdanê de tê kişandin an jî rêjeya şikestinê tê pîvandin.

• NetîceEv ceribandin dibe alîkar ku taybetmendîyên wekîhêza bandorêûdijwarî, ku ji bo materyalên ku di bin şert û mercên barkirina dînamîk an şokê de ne pir girîng in.

Feydeyên Testkirina Hêza Şikestinê di Çêkirinê de

Ceribandina berxwedana şikestinê têgihiştinên girîng peyda dike ku rêberiya hilbijartina materyalan ji bo sepanên taybetî dike. Hin feydeyên sereke ev in:

• Nasîna LawaziyanCeribandin rê dide hilberîneran ku kêmasî an qelsiyên potansiyel ên di materyalan de tespît bikin ku di hin mercan de dikarin bibin sedema têkçûna zû.
• Hilbijartina MateryalêMateryalên cûda qeweta şikestinê ya cûda nîşan didin, û têgihîştina van tevgeran alîkariya endezyaran dike ku materyalên ku dikarin li hember stresên pêşbînîkirî di sepanên taybetî de li ber xwe bidin hilbijêrin.
• Optimîzasyona SêwiranêCeribandina hêza şikestinê dibe alîkar ku di sêwirandinê de giraniya stresê an xalên qels werin destnîşankirin, û ev yek dihêle ku endezyar ji bo performansek çêtir hilbijartina materyalê û geometrîya sêwiranê baştir bikin.
• EwlekarîCeribandinên berxwedana şikestinê dibin alîkar ku materyalên ku di bin şert û mercên barkirinê yên taybetî de dikarin têk biçin werin destnîşankirin, û xetereyên di sepanên krîtîk ên wekî cîhazên hewavaniyê, otomatîv û bijîşkî de kêm bikin.

Zehmetiyên Ceribandina Hêza Şikestinê di Çêkirinê de

Tevî girîngiya wê, ceribandina berxwedana şikestinê di çêkirinê de çend dijwarîyan derdixe holê:

• Guherbariya MateryalêTew di heman koma hilberînê de jî, taybetmendiyên materyalan dikarin biguherin, ku ev yek dibe sedema nelihevhatinan di encamên ceribandina berxwedana şikestinê de. Her ku pîvanên hilberînê zêde dibin, bazirganîkirina materyalan dikare guherbariya veşartî çêbike.
• Mezinahiya Nimûneyê û GeometrîMezinahî û şeklê nimûneya ceribandinê bandorek girîng li ser encamên hêza şikestinê dike. Nimûneyên ceribandinê yên piçûk dibe ku bi awayekî rast tevgera pêkhateyên mezintir temsîl nekin, nemaze dema ku geometrîyên tevlihev tê de hebin.
• Mercên BarkirinêHêza şikestinê dikare li gorî rewşa barkirinê biguhere, ev yek jî di testên laboratîfê de simulasyona senaryoyên stresê yên cîhana rastîn dijwar dike.
• Faktorên JîngehêFaktorên wekî germahî, şilbûn û bandora kîmyewî dikarin bandorê li ser berxwedana şikestina materyalê bikin. Ceribandina di bin şert û mercên hawîrdorê yên kontrolkirî de alavên taybetî hewce dike.
• Hesasiyeta Rêjeya DevdanêHin materyal taybetmendiyên şikestinê yên girêdayî rêjeyê nîşan didin, ev tê vê wateyê ku hêza şikestinê dikare li gorî leza barkirinê biguhere, ku encamên ceribandinê tevlihev dike.

Xêza Stres-Derengketinê û Hêza Şikestinê

Ewxêza stres-deformasyonêbi awayekî grafîkî têkiliya di navbera stresa sepandî û zora ku di materyalê de çêdibe nîşan dide. Ew agahdariyên hêja peyda dike ka materyal çawa di bin barê de deform dibe û alîkariya endezyaran dike ku tevgera mekanîkî ya materyalê, nemaze di warê hêza şikestina wê de, fam bikin.

• Deformasyona ElastîkDi qonaxa destpêkê ya barkirinê de, materyal deformasyona elastîk derbas dike, ku tê de stres û kêşe rêjeyî ne. Dema ku bar tê rakirin, materyal vedigere şeklê xwe yê eslî.
• Deformasyona PlastîkHer ku stres zêde dibe, materyal dikeve herêma deformasyona plastîk, ku li wir materyal di şiklê xwe de guherînên mayînde dibîne.
• Hêza Dawî û Xala ŞikestinêXala ku materyal êdî nikare li hember barê sepandî bisekine wekî xala şikestinê tê zanîn, ku pir caran li ser xêza stres-deformasyonê wekîhêza kişandinê ya dawî (UTS).

Taybetmendî û Cureyên Şikestinê

Taybetmendiyên şikestinê dikarin têgihiştinek hêja li ser tevgera materyalê di bin stresê de peyda bikin. Taybetmendiyên sereke ev in:

• Balafirên perçebûnêRûberên nerm û dûz ku materyal li ser wan dişkê, pir caran li ser sînorên krîstalê.
• ÇalÇal û çalên gilover li ser rûyê şikestinê, nîşana şikestina nerm û vegirtina enerjiyê ne.
• Lêvên BirrînêRûyên şikestî yên ku tevnên fîbroz an toz nîşan didin, taybetmendiya hevgirtina valahiya mîkro.
• HacklesNimûneyên Chevron li ser rûyê şikestinê ku rêça belavbûna şikestinê nîşan didin.

Berxwedana Şikestinê ya Seramîk û Camê

Materyalên mînaseramîkûcama neorganîkji ber avahiyên wan ên atomî tevgerên şikestinê yên cihêreng nîşan didin.

• SeramîkSeramîk, ku bi hêz û hişkbûna xwe ya bilind têne zanîn, di heman demê de pir şikestî ne. Girêdanên atomî yên wan ên bihêz hene lê şiyana wan a deformasyona plastîk sînordar e, ji ber vê yekê dema ku rastî astên stresê yên krîtîk tên, ew meyla şikestina ji nişka ve dikin.
• Cama NeorganîkBerevajî seramîkên cama neorganîk (mînak, cama silîka) xwedî avahiyek amorf e, ku dibe sedema belavkirinek yekrengtir a stresê. Her çend berxwedana şikestinê ji seramîkên cama bilindtir be jî, ew di heman demê de ji kêmasiyên rûyê re pir hesas e ku dikare berxwedana wê bi rengek berbiçav kêm bike.

Xelasî

Hêza şikestinê taybetmendiyek girîng a materyalê ye ku endezyar û zanyarên materyalan divê dema sêwirandina pêkhate an avahiyên ku dê zextek girîng bibînin li ber çavan bigirin. Fêmkirina hêza şikestinê ya materyalan û faktorên ku bandorê li wê dikin dikare bibe alîkar ku hilbijartina materyalê çêtir bibe, ewlehiya hilberê zêde bike û karîgeriya sêwiranê baştir bike. Çi bi rêya ceribandina kişandinê, zextê, ​​an bandorê be, nirxandina rast a hêza şikestinê ji bo misogerkirina pêbawerî û domdariya hilberan di pîşesaziyên ji hewavaniyê bigire heya amûrên bijîşkî de girîng e.