همونطور که از اسمش پیداست، رابطه استرس-کشیدگی، رابطه بین استرس تحمیلی و کشیدگی ایجاد شده از یه بار تحمیلی رو بیان میکنه. معمولا از یه دستگاه تست ماده برای اعمال استرس های معلوم روی یه نمونه ماده آماده شده و در حالی که کشیدگی اندازه گیری میشه، استفاده میشه. مقادیر استرس تحمیلی و کشیدگی اندازه گیری شده روی نمودار کشیده میشن (استرس روی محور عمودی و کشیدگی روی محور افقی). با وصل کردن نقاط یه منحنی داریم که رابطه استرس و کشیدگی برای ماده رو نشون میده. شکل ۹-۱۲ منحنی یه رابطه استرس-کشیدگی مفهومی رو نشون میده. برای مشخص کردن جنبه های مختلف منحنی استفاده شده برای هر نوع ماده ارجاع میدم که با مناطق الاستیک و پلاستیک شروع میکنم.
 |
| شکل ۹-۱۲: یه منحنی استرس-کشش مفهومی |
بده و برو: رفتار الاستیکی
الاستیک یعنی یه ماده تغییر شکل یافته به شکل اصلیش برمیگرده وقتی باری که سبب تغییرشکلش شده حذف بشه. منطقه الاستیک، منطقه ای از منحنی استرس-کشیدگیه که ماده رفتار الاستیکی داره. منطقه الاستیک گستره ای از استرس ۰ تا حد استرس داره (به شکل ۹-۱۲ رجوع کنید). حد الاستیک نشون دهنده نهایت استرس و کشش قابل تحمل برای یه ماده و قبل از مرحله ای است که دیگه نمیتونه رفتار الاستیکی نشون بده. تا زمانی که استرس تحمیلی کمتر از میزان استرس در حد الاستیک باشه، تغییر شکل ماده، موقتی بوده و وقتی استرس کاهش پیدا کنه، ماده به شکل اصلیش بازمیگرده. وقتی بار کم میشه، ماده به شکل اصلیش و مطابق منحنی استرس-کشیدگی برمیگرده.
نقطه واگذاری (به شکل ۹-۱۲ روجوع کنید) نقطه ای در منطقه الاستیکه که نشون میده که کجا افزایش کشش بیشتر از افزایش استرس ه. تا نقطه واگذاری، منحنی استرس-کشیدگی اساسا یه خط صافه. بعد از نقطه واگذاری، منحنی همیشه دارای شب کمتری نسبت به قبل از نقطه واگذاریه. شیب منحنی استرس-کشیدگی بیانگر سختی یا مقاومت به تغییر شکل یه ماده است. اساسا سفتی ماده بعد از نقطه واگذاری کمتر میشه و برای یه افزایش در استرس، طولش بیشتر زیاد میشه.
سختی یه ماده به تواناییش برای مقاومت در مقابل تغییر شکل اشاره میکنه. وقتی که استرس اعمال میشه، یه ماده سخت زیر کشش کمتری میره. یه ماده انعطاف پذیر تحت کشش زیادیه - یه ماده انعطاف پذیر سختی کمتری داره.
مدول الاستیک (E) که بعضی وقتا مدول الاستیسیتی Young هم نامیده میشه، برای مقایسه سختی مواد مختلف استفاده میشه. E شیب قسمت خط صاف منحنی استرس-کشیدگی قبل از نقطه واگذاریه (شکل ۹-۱۲ رو ببینید) و به صورت زیر محاسبه میشه:
مدول الاستیک = تغییرات در استرس تقسیم بر تغییرات در کشش مساوی Δσ تقسیم بر Δε
یه E بالاتر نشون دهنده ماده سخت تره که برای یه افزایش استرس، کمتر تغییر شکل میده. یه E پایینتر نشون دهنده یه ماده انعطاف پذیره که برای یه افزایش استرس، بیشتر تغییر شکل میده.
بده و بمون: رفتار پلاستیکی
پلاستیک یعنی یه ماده تغییر شکل یافته به شکل اولیه اش برنمیگرده وقتی بار مسبب تغییر شکل حذف بشه. مطقه پلاستیک، منطقه ای از منحنی استرس-کشیدگیه که ماده رفتار پلاستیکی داره. دامنه منطقه پلاستیک از حد الاستیک تا نقطه واماندگیه.
اگه حدود استرس و کشیدگی بیشتر از حد الاستیک بشه، همترازی داخلی ماده دوباره تنظیم یا آسیب میبینه. نقطه A روی منحنی شکل ۹-۱۲ بیانگر بار ماده در منطقه پلاستیکه. همونطور که بار روی بدن برداشته میشه، منحنی استرس-کشیدگی از شکلش قبل از بارگزاری به منطقه پلاستیک تغییر میکنه. این با یه خط بریده بریده از نقطه A تا سطح استرس ۰ نشون داده شده. بعد از برگزاری به منطقه پلاستیک، یه ماده کشش بیشتری از سطح استرس نسبت به قبل از اسیب دیدگی نشون میده. شکل ماده تغییر یافته باقی میمونه همونطور که با کشش باقیمونده حاضر نشون داده شده (حتا وقتی که استرسی اعمال نشه).
نهایت قدرت (رجوع به شکل ۹-۱۲) بیانگر نهایت استرسیه که ماده میتونه تحمل کنه. نهایت قدرت یه ماده در منطقه پلاستیک و آسیب درون ماده از کشش در این سطح استرس تحمیلی، سبب بازسازی بیشتر ساختار داخلی میشه. بعد از اینکه نهایت قدرت یه ماده رد میشه، کشش در واقع شروع به کاهش میکنه.
نیقته واماندگی ماده نقطه ایه که ماده در واقع به صورت فیزیکی جدا میشه، و پاره شدگی، گسستگی یا شکسته شدگی نامیده میشه. به دلیل از دست دادن این تمامیت ساختاری، دیگر کششی در جواب هر گونه استرس ایجاد نمیشه (ایجاد نمیشه چون دیگه نقاط تماسی درون ماده وجود نداره). ماده وامانده شده و به همین خاطر بهش میگن نقطه واماندگی.چند مورد شفاف سازی در مورد رابطه استرس-کشیدگی لازمه چون به مواد زیستی ربط داره. مواد زیستی میتونن ترمیم بشن. این یعنی آرایش داخلی، به سطحی متفاوت و در بافت های زیستی متفاوت، یه جورایی میتونه برگرده. مثلا، بعد از پارگی کامل یه رباط، در طول روند بهبود، ساختار داخلی رباط نمیتونه برگرده. با این حال، با درمان مناسب، منطقه شکسته شده در استخوان میتونه بهبود پیدا کنه و تمامیت ساختاری استخوان برگرده. بعضی کتاب ها به ماده ای که "کاملا تغییرشکل یافته" رو جسری تعبیر میکنن که انگار به منطقه پلاستیک برگزاری شده. تعریف کاملا تغییر شکل یافته، ترمیم درون یه باف زیستی رو درنظر نمیگیره، پس من از روی قصد از این عبارت اجتناب کردم.
سختی یه ماده به تواناییش برای مقاومت در مقابل تغییر شکل اشاره میکنه. وقتی که استرس اعمال میشه، یه ماده سخت زیر کشش کمتری میره. یه ماده انعطاف پذیر تحت کشش زیادیه - یه ماده انعطاف پذیر سختی کمتری داره.
مدول الاستیک (E) که بعضی وقتا مدول الاستیسیتی Young هم نامیده میشه، برای مقایسه سختی مواد مختلف استفاده میشه. E شیب قسمت خط صاف منحنی استرس-کشیدگی قبل از نقطه واگذاریه (شکل ۹-۱۲ رو ببینید) و به صورت زیر محاسبه میشه:
مدول الاستیک = تغییرات در استرس تقسیم بر تغییرات در کشش مساوی Δσ تقسیم بر Δε
یه E بالاتر نشون دهنده ماده سخت تره که برای یه افزایش استرس، کمتر تغییر شکل میده. یه E پایینتر نشون دهنده یه ماده انعطاف پذیره که برای یه افزایش استرس، بیشتر تغییر شکل میده.
بده و بمون: رفتار پلاستیکی
پلاستیک یعنی یه ماده تغییر شکل یافته به شکل اولیه اش برنمیگرده وقتی بار مسبب تغییر شکل حذف بشه. مطقه پلاستیک، منطقه ای از منحنی استرس-کشیدگیه که ماده رفتار پلاستیکی داره. دامنه منطقه پلاستیک از حد الاستیک تا نقطه واماندگیه.
اگه حدود استرس و کشیدگی بیشتر از حد الاستیک بشه، همترازی داخلی ماده دوباره تنظیم یا آسیب میبینه. نقطه A روی منحنی شکل ۹-۱۲ بیانگر بار ماده در منطقه پلاستیکه. همونطور که بار روی بدن برداشته میشه، منحنی استرس-کشیدگی از شکلش قبل از بارگزاری به منطقه پلاستیک تغییر میکنه. این با یه خط بریده بریده از نقطه A تا سطح استرس ۰ نشون داده شده. بعد از برگزاری به منطقه پلاستیک، یه ماده کشش بیشتری از سطح استرس نسبت به قبل از اسیب دیدگی نشون میده. شکل ماده تغییر یافته باقی میمونه همونطور که با کشش باقیمونده حاضر نشون داده شده (حتا وقتی که استرسی اعمال نشه).
نهایت قدرت (رجوع به شکل ۹-۱۲) بیانگر نهایت استرسیه که ماده میتونه تحمل کنه. نهایت قدرت یه ماده در منطقه پلاستیک و آسیب درون ماده از کشش در این سطح استرس تحمیلی، سبب بازسازی بیشتر ساختار داخلی میشه. بعد از اینکه نهایت قدرت یه ماده رد میشه، کشش در واقع شروع به کاهش میکنه.
نیقته واماندگی ماده نقطه ایه که ماده در واقع به صورت فیزیکی جدا میشه، و پاره شدگی، گسستگی یا شکسته شدگی نامیده میشه. به دلیل از دست دادن این تمامیت ساختاری، دیگر کششی در جواب هر گونه استرس ایجاد نمیشه (ایجاد نمیشه چون دیگه نقاط تماسی درون ماده وجود نداره). ماده وامانده شده و به همین خاطر بهش میگن نقطه واماندگی.چند مورد شفاف سازی در مورد رابطه استرس-کشیدگی لازمه چون به مواد زیستی ربط داره. مواد زیستی میتونن ترمیم بشن. این یعنی آرایش داخلی، به سطحی متفاوت و در بافت های زیستی متفاوت، یه جورایی میتونه برگرده. مثلا، بعد از پارگی کامل یه رباط، در طول روند بهبود، ساختار داخلی رباط نمیتونه برگرده. با این حال، با درمان مناسب، منطقه شکسته شده در استخوان میتونه بهبود پیدا کنه و تمامیت ساختاری استخوان برگرده. بعضی کتاب ها به ماده ای که "کاملا تغییرشکل یافته" رو جسری تعبیر میکنن که انگار به منطقه پلاستیک برگزاری شده. تعریف کاملا تغییر شکل یافته، ترمیم درون یه باف زیستی رو درنظر نمیگیره، پس من از روی قصد از این عبارت اجتناب کردم.
هیچ نظری موجود نیست:
ارسال یک نظر