Nejlepší odpověď
Záleží na tom, na jaký typ síly odkazujete. Pevnost v tahu, mez kluzu, v ohybu a v tlaku mají jednotky síly po ploše. Jedná se o stejné jednotky jako tlak, ale v kontextu vědy o materiálech tomu říkáme stres. Pascal (Pa) je standardní jednotka napětí a rovná se 1 Newtonu na metr čtvereční.
Rázová pevnost má jednotky energie na délku tloušťky. Měří energii potřebnou pro zlomeninu při vysoké rychlosti deformace. Konkrétně rázová síla kvantifikuje schopnost absorpce energie při vysokých rychlostech deformace; mechanické chování určitých materiálů, zejména polymerů, se může lišit v závislosti na tom, jak rychle použijeme sílu.
Dalším typem pevnosti, podobným rázové, je houževnatost. Je to energie na jednotku objemu absorbovaná materiálem, který je vystaven napětí, od místa působení síly po lom. Jinými slovy, jedná se o celkovou plochu pod křivkou technického napětí-deformace.
Zpočátku není zřejmé, že oblast pod křivkou má jednotky energie na objem. Než se to projeví, musíme provést nějakou manipulaci s jednotkami. Připomeňme, že standardní jednotkou napětí je pascal, členěný jako
Pa = \ frac {N} {m ^ 2}
Kmen je změna délky dělená původní délkou . Jmenovatel i čitatel jsou v metrech, které se ruší. Napětí se tedy typicky píše jako bezjednotkové množství; nic nám však nebrání napsat jej jako \ frac {m} {m}
Jednotka oblasti pod křivkou se rovná součinu napětí a přetvoření:
Plocha = \ frac {N} {m ^ 2} * \ frac {m} {m} = \ frac {Nm} {m ^ 3}
1 Joule (J) se rovná 1 Nm, takže
Area = \ frac {J} {m ^ 3}
A máte to
Odpověď
Jste pravděpodobně s odkazem na Charpyho (nebo Izodovu) nárazovou zkoušku, kde je vrubový vzorek zlomen kývavým závažím uvolněným z určité výšky. Tento test zvyšuje křehkost, ke které dochází, když je plastické proudění omezeno do té míry, že k lomu dochází s malou plasticitou (odpověď Felixe Chena na otázku Proč mají křehké materiály konečnou pevnost v tahu a ne mez kluzu?). Následně se pevnost zvyšuje, i když při náklady na tažnost. Tuto otázku lze tedy zopakovat tak, že Charpyho test zveličuje křehkost.
Jedním z důvodů je, že zářez vytvoří triaxiální stav napětí. Dělá to proto, že zářez pomáhá obvyklým způsobem soustředit napětí a že v dimenzi tloušťky vzorku (rovnoběžně s kořenem zářezu) je vnitřní materiál omezen napínáním vnějšími povrchy. (Odpověď Felixe Chena na Jak byste snadným způsobem vysvětlili transformaci rovinného napětí?) To pomáhá vyvolejte tři hlavní napětí, která tvoří stav triaxiálního napětí. A podle definice jsou v rovinách, kde jsou přítomna hlavní napětí, smykové napětí nulové. Jelikož se dislokace pohybují v reakci pouze na smykové napětí (odpověď Felixe Chena na Co je to kluzný mechanismus, díky kterému se kov plasticky deformuje bez zlomeniny?), Nedostatek smykových napětí potlačuje plasticitu, takže následuje křehkost. Triaxiální stav napětí spojený se zářezem vyvolává křehkost.
Dalším faktorem přispívajícím k křehkosti zkoušek s vrubem je vysoká rychlost deformace způsobená výkyvným kladivem, které ovlivňuje zkušební vzorek. Při takových vysokých rychlostech deformace mají dislokace kratší dobu klouzání .Dislokační plastičnost je proto omezena, takže je upřednostňována zlomenina s malou tažností, což vede k větší křehkosti.
Souhrnně řečeno, dvojí faktory triaxiálního napěťového stavu plus vysoká rychlost deformace způsobují, že se vrubové testy projeví více křehkosti než nalezené v jiných mechanických zkouškách.