Τι είναι το εφελκυστικό στρες;

Η εφελκυστική τάση εμφανίζεται όταν ένα υλικό υποβάλλεται σε δύναμη έλξης ή τάνυσης. Η πίεση ορίζεται ως μια δύναμη που εφαρμόζεται σε μια περιοχή διατομής, με τυπικές μονάδες λιβρών ανά τετραγωνική ίντσα (psi) ή Newtons ανά τετραγωνικό μέτρο, επίσης γνωστή ως πασκάλ (Pa). Ο τύπος της τάσης στην οποία εκτίθεται ένα υλικό θα εξαρτηθεί από τον τρόπο με τον οποίο ασκείται η δύναμη. Οι τρεις βασικοί τύποι τάσεων είναι η εφελκυστική, η θλιπτική και η διάτμηση. Η κατανόηση αυτής της δύναμης είναι σημαντική για την επιλογή υλικών για εφαρμογές μηχανολογίας και σχεδιασμού.

Οι διαστάσεις ενός αντικειμένου υπό τάση θα αλλάξουν λόγω της τάσης ή της παραμόρφωσης που συμβαίνει όταν εφαρμόζεται μια δύναμη. Ένα υλικό που βρίσκεται υπό τάση εφελκυσμού θα επιμηκυνθεί ή θα τεντωθεί όταν υφίσταται καταπόνηση. Ένα υλικό που εκτίθεται σε χαμηλή τάση θα επιστρέψει στις αρχικές του διαστάσεις αφού αφαιρεθεί η δύναμη. Σε υψηλές τάσεις, ένα υλικό μπορεί να μην επιστρέψει στην αρχική του κατάσταση όταν αφαιρεθεί η δύναμη και θα συμβεί μόνιμη παραμόρφωση. Η σχέση μεταξύ της εφαρμοζόμενης τάσης και της αντίστοιχης τάσης μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την πρόβλεψη της συμπεριφοράς ενός υλικού όταν εκτίθεται σε εφελκυστική τάση.

Είναι διαθέσιμος εξοπλισμός δοκιμών που μπορεί να μετρήσει με ακρίβεια την τάση και την καταπόνηση που αντιμετωπίζει ένα υλικό και να δημιουργήσει μια καμπύλη τάσης-παραμόρφωσης. Η καμπύλη τάσης-παραμόρφωσης παρέχει τυπικά μια κατανόηση του τρόπου συμπεριφοράς ενός υλικού όταν εκτεθεί στην εφαρμοζόμενη εφελκυστική δύναμη και καθορίζει τη μέγιστη επιτρεπόμενη τάση πριν από τη μόνιμη παραμόρφωση και την τελική αστοχία. Για τη μέτρηση της τάσης εφελκυσμού, μια σταδιακά αυξανόμενη δύναμη εφαρμόζεται σε ένα δείγμα δοκιμής και η ποσότητα της δύναμης που απαιτείται για να επιμηκυνθεί και τελικά να σπάσει το δείγμα μετράται και καταγράφεται. Υλικά που εκτίθενται σε εφελκυστικές τάσεις και παρουσιάζουν μεγάλη παραμόρφωση πριν από την αστοχία θεωρούνται ότι έχουν υψηλή ελαστικότητα.

Η μέγιστη εφελκυστική τάση που μπορεί να αντέξει ένα υλικό πριν αστοχήσει είναι γνωστή ως αντοχή εφελκυσμού ή τελική αντοχή εφελκυσμού. Η αξία της τελικής αντοχής σε εφελκυσμό ποικίλλει πολύ για διαφορετικά υλικά. Τα μαλακά, ελατά υλικά – όπως πολλά πλαστικά, καουτσούκ και μέταλλα – θεωρούνται ελαστικά και θα υποστούν σημαντική παραμόρφωση πριν συμβεί πλήρης αστοχία. Τα σκληρά και εύθραυστα υλικά, όπως το σκυρόδεμα και το γυαλί, θα έχουν μικρή ή καθόλου παραμόρφωση πριν συμβεί μια πλήρης αστοχία. Η απόλυτη αντοχή σε εφελκυσμό για πολλούς διαφορετικούς τύπους μετάλλου, ξύλου, γυαλιού, καουτσούκ, κεραμικών, σκυροδέματος και πλαστικών είναι άμεσα διαθέσιμη σε διάφορα εγχειρίδια αναφοράς ιδιοτήτων υλικού.