Qual è lunità di forza?


Risposta migliore

Dipende dal tipo di forza a cui ti riferisci. La resistenza alla trazione, allo snervamento, alla flessione e alla compressione hanno unità di forza sullarea. Queste sono le stesse unità di pressione, ma lo chiamiamo stress nel contesto della scienza dei materiali. Il Pascal (Pa) è lunità standard di sollecitazione ed è pari a 1 Newton per metro quadrato.

La forza dimpatto ha unità di energia per lunghezza di spessore. Misura lenergia necessaria per la frattura a un tasso di deformazione elevato. In particolare, la forza dimpatto quantifica le capacità di assorbimento di energia ad alti tassi di deformazione; il comportamento meccanico di alcuni materiali, in particolare i polimeri, può variare a seconda della velocità con cui applichiamo una forza.

Un altro tipo di resistenza, simile alla resistenza allimpatto, è la tenacità. È lenergia per unità di volume assorbita da un materiale soggetto a tensione, dal punto di applicazione della forza alla frattura. In altre parole, è larea totale sotto una curva sforzo-deformazione ingegneristica.

Inizialmente, non è ovvio che larea sotto la curva ha unità di energia per volume. Dobbiamo manipolare le unità prima che ciò diventi evidente. Ricorda che lunità standard di sollecitazione è un pascal, suddiviso come

Pa = \ frac {N} {m ^ 2}

La deformazione è la variazione di lunghezza divisa per la lunghezza originale . Il denominatore e il numeratore sono entrambi in metri, che si annullano. Pertanto, la deformazione viene tipicamente scritta come una quantità senza unità; tuttavia, nulla ci impedisce di scriverlo come \ frac {m} {m}

Lunità dellarea sotto la curva è uguale al prodotto di stress e deformazione:

Area = \ frac {N} {m ^ 2} * \ frac {m} {m} = \ frac {Nm} {m ^ 3}

1 Joule (J) è uguale a 1 Nm, quindi

Area = \ frac {J} {m ^ 3}

E il gioco è fatto

Risposta

Presumibilmente riferendosi a una prova durto Charpy (o Izod), in cui un campione intagliato viene fratturato da un peso oscillante rilasciato da una certa altezza. Questo test aumenta la fragilità, che si verifica quando il flusso di plastica è contenuto nella misura in cui la frattura si verifica con poca plasticità (la risposta di Felix Chen a Perché i materiali fragili hanno resistenza alla trazione e non allo snervamento?). Di conseguenza, la resistenza aumenta anche se a la spesa della duttilità. Quindi questa domanda può essere riformulata come perché il test di Charpy esagera la fragilità.

Uno dei motivi è che la tacca crea uno stato di stress triassiale. Lo fa perché la tacca aiuta a concentrare le tensioni nel modo usuale e che nella dimensione dello spessore del provino (parallela alla radice della tacca) il materiale interno è vincolato dalla sollecitazione delle superfici esterne. (Risposta di Felix Chen a Come spiegheresti la trasformazione della sollecitazione piana in modo semplice?) Questo aiuta evidenziare le tre tensioni principali che costituiscono lo stato tensionale triassiale. E per definizione, sui piani dove sono presenti le tensioni principali le tensioni di taglio sono nulle. Poiché le dislocazioni si muovono solo in risposta alle sollecitazioni di taglio (la risposta di Felix Chen a Qual è il meccanismo di scorrimento che rende un metallo deformato plasticamente senza fratture?), Una mancanza di sollecitazioni di taglio sopprime la plasticità in modo tale che ne consegue la fragilità. Di conseguenza, lo stato di sollecitazione triassiale associato allintaglio induce fragilità.

Laltro fattore che contribuisce alla fragilità delle prove con intaglio è lelevata velocità di deformazione prodotta dal martello oscillante che colpisce il campione di prova. A velocità di deformazione così elevate le dislocazioni hanno meno tempo per scivolare . Quindi, la plasticità della dislocazione è limitata in modo da favorire la frattura con poca duttilità, con conseguente maggiore fragilità.

Riassumendo, i doppi fattori di uno stato di stress triassiale più un tasso di deformazione elevato fanno sì che i test con intaglio manifestino più fragilità di trovato in altri test meccanici.

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