تغییر شکل (مهندسی): تفاوت میان نسخه‌ها

[[Imageپرونده:DeformationDueToCompression.png|thumbبندانگشتی|leftچپ|58px|تنش فشاری وارد شده به یک استوانه که باعث کوتاهی و عریض شدن آن می شود .]]

== انواع تغییر شکل ==

[[Imageپرونده:منحنی تنش - کرنش به همراه مراحل مختلف تغییر شکل.jpg|thumbبندانگشتی|leftچپ|450px|نمودار تنش – کرنش به همراه مراحل مختلف تغییر شکل.]]

=== تغییر شکل کشسان (elastic deformation) ===

تغییر شکل کشسان به نوعی از تغییر شکل ملده گفته می شود که طی آن بر اثر تغییر در فاصله بین پیوندهای اتمی شکل ماده تغییر می کند. این نوع تغییر شکل برگشت پذیر است و زمان که بار از روی ماده بر داشته می شود، ماده شکل اولیه خود را باز می یابد. کشسان سنج ([[الاستومر]]) و [[آلیاژ حافظه‌دار|فلزات حافظه دار]] مانند [[نایتینول]] محدوده وسیع تغییر شکل را نشان می دهند همانطور که لاستیک این کار را می کند و رفتار کشسانی (الاستیسیته)این مواد غیر خطی است. در حالی که فلزات رایج،سرامیک ها و اغلب کریستال ها رفتار کشسانی خطی در محدوده به نسبت کوچک تری از خود نشان می دهند. تغییر شکل خطی کشسان از [[قانون هوک]] تبعیت می کند:

که در آن <math>\sigma</math> [[تنش]] اعمال شده، <math>E</math> ثابت کشسان که به افتخار توماس یانگ، [[مدول یانگ]] نیز نامیده می شود و ε [[کرنش]] به دست آمده است. این رابطه تنها در محدوده ی الاستیک به کار برده می شود و نشان می دهد که شیب منحنی تنش- کرنش می تواند برای یافتن مدول یانگ مورد استفاده قرار گیرد. مهندسان اغلب این محاسبه را در آزمون های کشش به کار می برند. ناحیه الاستیک هنگامی به پایان می رسد که مواد به نقطه [[تسلیم (مهندسی)| تسلیم]] برسند. در این نقطه تغییر شکل پلاستیک آغاز می شود. لازم است به این نکته توجه داشته باشید که تمام مواد الاستیک تحت تغییر شکل خطی الاستیک نیستند. برخی از جمله بتن، چدن خاکستری و بسیاری از پلیمر ها واکنش غیر خطی از خود نشان می دهند. بنابراین برای این مواد قانون هوک غیر قابل اعمال است.

تحت [[تنش کششی]]، تغییر شکل پلاستیک توسط ناحیه [[کرنش سختی|سختی کرنش]] و ناحیه لاغری و در نهایت شکستگی ( گسیختگی) مشخص می شود. در طی سختی کرنش، ماده از طریق حرکت نابجایی اتمی مستحکم تر می شود. در مرحله ی لاغری با کاهش درسطح مقطع عرضی نمونه نمایان می شود. لاغری بعد از استحکام نهایی شروع شده و در طول لاغری مواد دیگر نمی توانندنمی‌توانند در برابر حداکثر فشار مقاومت کنند و کرنش در نمونه به سرعت افزایش می یابد. تغییر شکل پلاستیک با گسستگی مواد از هم به پایان می رسد.

یکی دیگر از مکانیسم های تغییر شکل، خستگی فلزات است که اصولااصولاً در فلزات چکش خوار رخ می دهد. در ابتدا تصور می شد که یک ماده ی تغییر شکل یافته تنها در محدوده الاستیک با برداشتن بار به حالت اولیه خود باز می گردد. با این حال گسل ها در سطح مولکولی با هر تغییر شکل پدیدار می شوند. بعد از بسیاری از تغییر شکل ها، ترک ها شروع به ظاهر شدن می کنند و بعد از آن بدون هیچ تغییر شکل پلاستیک، گسیختگی رخ می دهد. بسته به نوع مواد، شکل و نحوه ی نزدیک شدن به حد الاستیکی که تغییر شکل یافته، شکست ممکن است نیازمند هزاران، میلیون ها یا میلیارد ها بار از این تغییر شکل ها باشد.

خستگی فلزات از علل عمده در نقص های هواپیما مانند DH 106 Comet بود، به خصوص قبل از اینکه فرایند خستگی به خوبی درک شده باشد. دو روش برای تعیین زمانی که یک بخش در معرض خطر خستگی است وجود دارد: پیش بینی هنگامیکه شکست با توجه به نوع مواد، شکل، فشار، تکرار رخ خواهد داد و جایگزینی مواد آسیب پذیر قبل از اینکه شکت رخ دهد. روش دیگر انجام بازرسی برای تشخیص ترک های میکروسکوپی و جایگزینی آنهایی که در آنها شکست رخ داده است. انتخاب موادی که تمایل کمتری به خستگی دارند در طول فرایند تولید بهترین راه حل است اما همیشه ممکن نیست. اجتناب از اجسام با گوشه های تیز خستگی فلزات را محدود می کند اما آن را از بین نمی بردنمی‌برد.

معمولامعمولاً تنش فشاری به میله ها، ستون ها و غیره اعمال می شود که نتیجه آن کوتاه شدن است.

[[Imageپرونده:Stress-strain1.PNG|thumbبندانگشتی|leftچپ|300px|نموداری از یک [[منحنی تنش-کرنش]] که رابطه بین [[تنش]] (نیروی وارده) و [[کرنش]] (تغییر شکل) رادر یک جسم چکش‌خوار نشان می‌دهد..]]

یک تصور غلط رایج این است که تمام موادی که خم می شوند ضعیف و آنهایی خم نمی شوندنمی‌شوند مستحکم و قوی هستند. در واقع، اکثر موادی که تحت تغییر شکل های بزرگ الاستیک و پلاسیتک قرار دارند مانند فولاد، می تواند تنش هایی که باعث می شود مواد شکننده مانند شیشه که دارای کمترین محدوده تغییر شکل پلاستیک است بکشند را جذب کند.