APAKAH USAHA HASIL DAN BAGAIMANA MEMPEROLEHNYA? - FIZIKAL - 2025

The tegasan alah ditakrifkan sebagai usaha yang diperlukan untuk objek untuk mula secara kekal ubah bentuk, iaitu, untuk menjalani ubah bentuk plastik tanpa melanggar atau keretakan.

Oleh kerana had ini sedikit tidak tepat untuk beberapa bahan dan ketepatan peralatan yang digunakan adalah faktor berat, dalam bidang kejuruteraan telah ditentukan bahawa tekanan hasil pada logam seperti keluli struktur adalah yang menghasilkan ubah bentuk kekal 0.2% dalam objek itu.

Rajah 1. Bahan yang digunakan dalam pembinaan diuji untuk mengetahui seberapa banyak tekanan yang mampu mereka tahan. Sumber: Pixabay.

Mengetahui nilai tegangan hasil adalah penting untuk mengetahui apakah bahan itu sesuai untuk kegunaan yang ingin anda berikan kepada bahagian yang dikeluarkan dengannya. Apabila bahagian telah cacat melebihi had elastik, ia mungkin tidak dapat menjalankan fungsi yang dimaksudkan dengan betul dan mesti diganti.

Untuk mendapatkan nilai ini, ujian biasanya dilakukan pada sampel yang dibuat dengan bahan (tabung uji atau spesimen), yang mengalami berbagai tekanan atau beban, sambil mengukur pemanjangan atau peregangan yang mereka alami dengan masing-masing. Ujian ini dikenali sebagai ujian tegangan.

Untuk melakukan ujian tegangan, mulakan dengan menerapkan daya dari sifar dan secara beransur-ansur meningkatkan nilainya hingga sampel pecah.

Keluk tegangan regangan

Pasangan data yang diperoleh dengan ujian tegangan diplotkan dengan meletakkan beban pada paksi menegak dan regangan pada paksi mendatar. Hasilnya adalah grafik seperti yang ditunjukkan di bawah (gambar 2), yang disebut keluk tegangan-tekanan untuk bahan.

Daripadanya banyak sifat mekanik penting ditentukan. Setiap bahan mempunyai lekukan tekanan-regangan sendiri. Sebagai contoh, salah satu yang paling banyak dikaji ialah keluli struktur, juga disebut keluli karbon ringan atau rendah. Ia adalah bahan yang banyak digunakan dalam pembinaan.

Keluk tegangan tegangan mempunyai kawasan yang khas di mana bahan tersebut mempunyai tingkah laku tertentu mengikut beban yang dikenakan. Bentuknya yang tepat dapat sangat bervariasi, tetapi mereka memiliki beberapa kesamaan, yang dijelaskan di bawah.

Untuk apa yang berikut, lihat gambar 2, yang sesuai secara umum dengan keluli struktur.

Rajah 2. Keluk tegangan-tekanan untuk keluli. Sumber: diubah suai dari Hans Topo1993

Zon elastik

Kawasan dari O hingga A adalah kawasan elastik, di mana Hooke's Law berlaku, di mana tekanan dan ketegangan berkadar. Di zon ini bahan pulih sepenuhnya setelah tekanan berlaku. Titik A dikenali sebagai had perkadaran.

Dalam beberapa bahan, lengkung yang bergerak dari O ke A bukan garis lurus, namun tetap lentur. Yang penting ialah mereka kembali ke bentuk semula jadi apabila pengecasan berhenti.

Zon plastik-elastik

Selanjutnya kita mempunyai wilayah dari A hingga B, di mana ubah bentuk meningkat dengan lebih cepat dengan usaha, menjadikan keduanya tidak sebanding. Cerun lengkung menurun dan pada B menjadi mendatar.

Dari titik B, bahan tidak lagi dapat memperoleh bentuk asalnya dan nilai tegangan pada ketika itu dianggap sebagai tegangan hasil.

Kawasan dari B hingga C disebut hasil atau zon merayap bahan. Di sana ubah bentuk berterusan walaupun beban tidak meningkat. Bahkan boleh berkurang, itulah sebabnya dikatakan bahawa bahan dalam keadaan ini adalah plastik sempurna.

Zon plastik dan patah tulang

Di wilayah dari C hingga D, terjadi pengerasan regangan, di mana bahan tersebut memperlihatkan perubahan strukturnya pada tahap molekul dan atom, yang memerlukan usaha yang lebih besar untuk mencapai ubah bentuk.

Atas sebab ini, kurva mengalami pertumbuhan yang berakhir apabila mencapai tekanan maksimum σ _max.

Dari D ke E masih terdapat kemungkinan ubah bentuk tetapi dengan beban yang lebih sedikit. Sejenis penipisan terbentuk dalam sampel (spesimen) yang disebut ketat, yang akhirnya menyebabkan patah tulang diperhatikan pada titik E. Namun, sudah pada titik D bahan tersebut dapat dianggap pecah.

Bagaimana cara mendapatkan hasil?

Anjal had L _e yang penting adalah tekanan maksimum yang ia boleh menahan tanpa kehilangan keanjalan. Ia dikira dengan hasil antara kekuatan maksimum F _m dan luas keratan rentas sampel A.

L _e = F _m / A

Unit had elastik dalam Sistem Antarabangsa adalah N / m ² atau Pa (Pascals) kerana tekanan. Had elastik dan had perkadaran pada titik A adalah nilai yang sangat hampir.

Tetapi seperti yang dikatakan di awal, mungkin tidak mudah untuk menentukannya. Tekanan hasil yang diperoleh melalui kurva tegangan-regangan adalah penghampiran praktikal dengan had elastik yang digunakan dalam bidang kejuruteraan.

Tekanan hasil dari keluk tegangan-tekanan

Untuk mendapatkannya, garis dilukis selari dengan garis yang sesuai dengan zon elastik (yang mematuhi undang-undang Hooke) tetapi menggeser kira-kira 0,2% pada skala mendatar atau 0,002 inci per inci ubah bentuk.

Garis ini memanjang sehingga memotong lengkung pada titik yang koordinat menegaknya adalah nilai tegasan hasil yang diinginkan, dilambangkan sebagai σ _y , seperti yang ditunjukkan pada gambar 3. Lengkung ini tergolong dalam bahan mulur lain: aluminium.

Rajah 3. Keluk tegangan-tekanan untuk aluminium, dari mana tekanan hasil ditentukan dalam praktik. Sumber: buatan sendiri.

Dua bahan mulur seperti keluli dan aluminium mempunyai keluk tegangan-tekanan yang berbeza. Aluminium, misalnya, tidak mempunyai bahagian keluli kasar yang kelihatan di bahagian sebelumnya.

Bahan lain yang dianggap rapuh seperti kaca, tidak melalui tahap yang dinyatakan di atas. Pecah berlaku lama sebelum ubah bentuk yang ketara berlaku.

Perincian penting yang perlu diingat

- Kekuatan yang dipertimbangkan pada prinsipnya tidak memperhitungkan pengubahsuaian yang tidak diragukan lagi berlaku di kawasan penampang spesimen. Ini menimbulkan ralat kecil yang diperbetulkan dengan memaparkan tekanan sebenar, yang memperhitungkan pengurangan kawasan ketika ubah bentuk spesimen meningkat.

- Suhu yang dipertimbangkan adalah normal. Sebilangan bahan mulur pada suhu rendah dan tidak lagi mulur, sementara bahan rapuh lain berperilaku seperti mulur pada suhu yang lebih tinggi.

Rujukan

1. Beer, F. 2010. Mekanik bahan. Bukit McGraw. 5hb. Edisi. 47-57.
2. Jurutera Edge. Kekuatan Hasil. Dipulihkan dari: engineeredge.com.
3. Tekanan merayap. Dipulihkan dari: instron.com.ar
4. Valera Negrete, J. 2005. Catatan mengenai Fizik Umum. UNAM. 101-103.
5. Wikipedia. Merayap. Dipulihkan dari: Wikipedia.com