El , o mide la tensión requerida para tirar algo tal como cuerda, la ata con alambre, o una viga estructural al punto adonde se rompe.
Explicación
La fuerza extensible de un material es la cantidad máxima de la tensión extensible que puede ser sujetada antes de la falta. La definición de la falta puede variar según la metodología material del tipo y de diseño. Esto es un concepto importante en la ingeniería, especialmente en los campos de la ciencia material, la ingeniería industrial y la ingeniería estructural .
Hay tres definiciones típicas de la fuerza extensible:
fuerza de producción : La tensión en la cual la tensión material cambia de la deformación elástica a la deformación plástica, haciéndolo deformir permanentemente.
Última fuerza del
: La tensión máxima que un material puede soportar.
Resistencia a ruptura del
: El coordenada de la tensión en la curva de tensión-deformación actualmente ruptura.
Concepto
Las varias definiciones de la fuerza extensible se demuestran en el gráfico siguiente de la tensión-deformación para el acero con poco carbono :
Los metales incluyendo el acero tienen una relación linear de la tensión-deformación hasta el punto de producción, según las indicaciones de la figura. En algunos aceros la tensión baja después del punto de producción. Esto es debido a la interacción de las dislocaciones de los átomos y de carbón en el acero tensionado. El los aceros trabajados fríos de y de aleación no demuestra este efecto. Para la mayoría de los metales el punto de producción no se define agudamente. Debajo de la fuerza de producción toda la deformación es recuperable, y el material volverá a su forma inicial cuando se quita la carga. Para las tensiones sobre el punto de producción la deformación no es recuperable, y el material no volverá a su forma inicial. Esta deformación irrecuperable se conoce como deformación plástica . Para muchos usos la deformación plástica es inaceptable, y la fuerza de producción se utiliza como el límite de cálculo.
Después del punto de producción, el acero y muchos otros metales dúctiles experimentarán un período del endurecimiento por deformación, de el cual la tensión aumenta otra vez con el aumento de la tensión hasta la última fuerza del . Si el material se descarga a este punto, la curva de tensión-deformación será paralela a esa porción de la curva entre el origen y el punto de producción. Si se recarga seguirá la curva de descarga para arriba otra vez a la última fuerza, que se ha convertido en la nueva fuerza de producción.
Después de que un metal se haya cargado a su fuerza de producción comienza al " neck" como la superficie transversal de las disminuciones del espécimen debido al flujo plástico. Cuando el collarino llega a ser substancial, puede causar una revocación de la curva de tensión-deformación de la ingeniería, donde la tensión decreasing correlaciona a la tensión cada vez mayor debido a efectos geométricos. Esto es porque la tensión de la ingeniería y la tensión de la ingeniería se calculan si se asume que la superficie transversal original antes del collarino. Si el gráfico se traza en términos de tensión verdadera del y la tensión verdadera hacia arriba y nunca se inclina del la curva siempre revés, como verdad la tensión se corrige para la disminución de la superficie transversal. El collarino no se observa para los materiales cargados en la compresión. La tensión máxima en la curva de tensión-deformación de la ingeniería se sabe la última fuerza extensible . Después de un período de collarino, el material romperá y la energía de elástico almacenada se lanza como ruido y calor. La tensión en el material a la hora de la ruptura se sabe como el esfuerzo de ruptura del .
Los metales dúctiles no tienen un punto de producción bien definido. La fuerza de producción es definida típicamente por el " 0.2% strain" compensados;. La fuerza de producción en 0.2% compensaciones es determinada encontrando la intersección de la curva de tensión-deformación con una línea paralela a la cuesta inicial de la curva y que intercepta la abscisa en 0. Una curva de tensión-deformación típica del aluminio junto con las 0.2% líneas compensadas se demuestra en la figura abajo.
Los materiales frágiles tales como la fibra concreta del carbón de y no tienen un punto de producción, y tensión-no endurecen que signifique que la última fuerza y la resistencia a ruptura son igual. Una curva de tensión-deformación más inusual se demuestra en la figura abajo. Los materiales frágiles típicos no demuestran ninguna deformación plástica sino fall mientras que la deformación es elástico. Una de las características de una falta frágil es que las dos piezas quebradas se pueden volver a montar para producir la misma forma que el componente original. Una curva de tensión-deformación típica para un material frágil será linear. La prueba de varios especímenes idénticos dará lugar a diversas tensiones de la falta. La curva demostrada abajo sería típica de un polímero frágil probado a las tarifas muy lentas de tensión en una temperatura sobre su temperatura de transición de cristal. Una cierta demostración de la cerámica de ingeniería a la pequeña cantidad de comportamiento dúctil en las tensiones apenas debajo de esa falta que causa pero de la parte inicial de la curva es una linear.
La fuerza extensible se mide en unidades de la fuerza por el área de la unidad. En el sistema del SI, las unidades son los neutonios por el metro cuadrado (² de N/m) o los PASCAL (PA), con el prefijan como apropiado. Las unidades no-métricas son Libra-fuerza por la pulgada cuadrada (² de lbf/in o PSI). Ingenieros en de Norteamérica unidades del uso generalmente de ksi que es mil PSI.
La resistencia a ruptura de una cuerda se especifica en unidades de fuerza, tales como neutonios, sin especificar la superficie transversal de la cuerda. Esto a menudo libremente se llama fuerza extensible, pero éste no es un uso terminantemente correcto del término.
En materiales frágiles tales como roca, concreto, arrabio, o suelo, la fuerza extensible es insignificante comparada a la fuerza compresiva y se asume cero para muchos usos de la ingeniería. Las fibras de vidrio tienen una fuerza extensible más fuerte que el acero, pero el vidrio del bulto no hace generalmente. Esto es debido al factor de intensidad de tensión asociado a defectos en el material. Mientras que el tamaño de la muestra consigue más grande, el tamaño de defectos también crece. La fuerza extensible de una cuerda es generalmente siempre menos que la fuerza extensible de sus fibras individuales
La fuerza extensible se puede definir para los líquidos así como los sólidos. Por ejemplo, cuando un árbol extrae el agua de sus raíces a sus hojas superiores por la transpiración, la columna del agua es tirada hacia arriba de la tapa por la acción capilar, y esta fuerza es transmitida abajo de la columna por su fuerza extensible. La presión de aire de debajo también hace una pequeña parte en la capacidad de un árbol de elaborar el agua, pero este solo sería solamente suficiente empujar la columna del agua a una altura de cerca de diez metros, y los árboles pueden crecer mucho más altos que ése. (Véase también la cavitación, que se puede pensar en como la consecuencia del agua que es " también tirado hard".)
Fuerzas extensibles típicas
Algunas fuerzas extensibles típicas de algunos materiales:
Fuentes
A. Todd, " Tablas y Data" de la ingeniería;Giancoli, Douglas. Physics para los científicos y los ingenieros tercer Edition. Río superior de la silla de montar: Prentice Pasillo, 2000. Biomecánica del hilo de rosca en el diadematus (Araneae, Araneidae) del Araneus del de dos arañas orbe-que teje y el walckenaerius (Araneae, Uloboridae) de Uloboris del . Diario del 271:1 experimental de la zoología - 17.
Edwards, " de Bradly C.; El elevador del espacio: Un breve Overview" http://www.pdf
" de T Follett; Vida sin metals"
Minuto-Feng Yu y. al (2000), fuerza y mecanismo de la fractura del carbón Nanotubes de Multiwalled bajo carga extensible, ciencia 287, 637-640
Ver también
tensión (mecánicos)
Dureza
Deformación
Estructura extensible
Máquina de prueba universal
Fuerza específica
Fuerza de los materiales
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