Beste svaret
Det kommer an på hvilken type styrke du refererer til. Strekk-, flyte-, bøynings- og trykkfasthet har kraftenheter over arealet. Dette er de samme enhetene som trykk, men vi kaller det stress i sammenheng med materialvitenskap. Pascal (Pa) er standard spenningsenhet og er lik 1 Newton per kvadratmeter.
Støtstyrke har enheter enheter per lengde tykkelse. Den måler energien som trengs for brudd med høy belastningshastighet. Spesielt kvantifiserer slagstyrke energiabsorpsjonsevnen ved høye belastningshastigheter; den mekaniske oppførselen til visse materialer, spesielt polymerer, kan variere avhengig av hvor raskt vi bruker en kraft.
En annen type styrke, som ligner slagstyrke, er seighet. Det er energien per volumsenhet som absorberes av et materiale som er utsatt for spenning, fra kraftpunktet til brudd. Med andre ord er det det totale arealet under en konstruksjons-belastning-kurve.
Innledningsvis er det ikke åpenbart at området under kurven har enheter enheter per volum. Vi må gjøre noen enhetsmanipulering før det blir tydelig. Husk at standard spenningsenhet er en pascal, fordelt som
Pa = \ frac {N} {m ^ 2}
Stamme er endringen i lengde delt på den opprinnelige lengden . Nevneren og telleren er begge i meter, som avbryter. Dermed blir belastning vanligvis skrevet som en enhetsløs mengde; det er imidlertid ingenting som hindrer oss i å skrive det som \ frac {m} {m}
Enheten til området under kurven tilsvarer produktet av belastning og belastning:
Areal = \ frac {N} {m ^ 2} * \ frac {m} {m} = \ frac {Nm} {m ^ 3}
1 Joule (J) er lik 1 Nm, så
Area = \ frac {J} {m ^ 3}
Og der har du det
Svar
Du antagelig med henvisning til en Charpy (eller Izod) støtprøve, der en hakkprøve blir brutt av en svingende vekt som frigjøres fra en viss høyde. Denne testen forbedrer sprøhet, som oppstår når plaststrømmen holdes tilbake i den grad brudd oppstår med liten plastisitet (Felix Chens svar på Hvorfor har sprø materialer den ultimate strekkfasthet og ikke gir styrke?). Følgelig øker styrken selv om den er bekostning av duktilitet. Dermed kan dette spørsmålet omformuleres som hvorfor Charpy-testen overdriver sprøhet.
En grunn er at hakket skaper en triaksial stresstilstand. Det gjør det fordi hakket hjelper med å konsentrere spenninger på vanlig måte og at i dimensjonen av prøvetykkelsen (parallelt med roten på hakket) er det indre materialet begrenset fra å belastes av de ytre overflatene. (Felix Chens svar på Hvordan vil du forklare transformasjon av planstress på en enkel måte?) få frem de tre hovedspenningene som utgjør den triaksiale spenningstilstanden. Og per definisjon er skjærspenningene null på plan hvor hovedspenningene er til stede. Siden forskyvninger beveger seg som respons på bare skjærspenninger (Felix Chens svar på Hva er glidemekanismen som gjør et metall plastisk deformert uten brudd?), Undertrykker mangel på skjærspenning plastisitet slik at sprøhet oppstår. Derfor treaksial spenningstilstand assosiert med hakket fremkaller sprøhet.
Den andre faktoren som bidrar til sprøhet av hakkede tester er den høye belastningshastigheten som produseres av den svingende hammeren som påvirker testprøven. Ved så høye belastningshastigheter har forskyvninger mindre tid til å gli Derfor er forskyvningsplastisitet begrenset, slik at brudd med liten duktilitet blir foretrukket, noe som resulterer i større sprøhet.
Oppsummering: de doble faktorene til en triaksial stresstilstand pluss høy belastningshastighet forårsaker at hakkede tester viser mer sprøhet enn funnet i andre mekaniske tester.