Najlepsza odpowiedź
To zależy od rodzaju siły, do której się odnosisz. Wytrzymałość na rozciąganie, plastyczność, zginanie i ściskanie to jednostki siły działające na powierzchnię. Są to te same jednostki co ciśnienie, ale nazywamy to stresem w kontekście materiałoznawstwa. Pascal (Pa) to standardowa jednostka naprężenia równa 1 Newtonowi na metr kwadratowy.
Siła uderzenia to jednostki energii na długość grubości. Mierzy energię potrzebną do pęknięcia przy dużej szybkości odkształcania. W szczególności udarność określa ilościowo zdolności pochłaniania energii przy dużych szybkościach odkształcania; mechaniczne zachowanie niektórych materiałów, zwłaszcza polimerów, może się różnić w zależności od tego, jak szybko przykładamy siłę.
Innym rodzajem wytrzymałości, podobnym do udarności, jest udarność. Jest to energia na jednostkę objętości pochłonięta przez materiał poddany rozciąganiu od momentu przyłożenia siły do pęknięcia. Innymi słowy, jest to całkowita powierzchnia pod krzywą naprężenia-odkształcenia.
Początkowo nie jest oczywiste, że obszar pod krzywą zawiera jednostki energii na objętość. Musimy dokonać pewnych manipulacji jednostkami, zanim stanie się to oczywiste. Przypomnijmy, że standardową jednostką naprężenia jest paskal, podzielony na
Pa = \ frac {N} {m ^ 2}
Odkształcenie to zmiana długości podzielona przez pierwotną długość . Mianownik i licznik są wyrażone w metrach, które się znoszą. Zatem odkształcenie jest zwykle zapisywane jako wielkość bez jednostek; jednak nic nie stoi na przeszkodzie, abyśmy zapisali to jako \ frac {m} {m}
Jednostka pola powierzchni pod krzywą jest równa iloczynowi naprężenia i odkształcenia:
Pole = \ frac {N} {m ^ 2} * \ frac {m} {m} = \ frac {Nm} {m ^ 3}
1 dżul (J) równa się 1 Nm, więc
Area = \ frac {J} {m ^ 3}
I gotowe
Odpowiedź
Prawdopodobnie jesteś w odniesieniu do testu udarności Charpyego (lub Izoda), w którym próbka z karbem zostaje złamana przez wahadłowy ciężar uwolniony z pewnej wysokości. Ten test zwiększa kruchość, która występuje, gdy przepływ plastyczny jest ograniczony do tego stopnia, że pękanie występuje przy małej plastyczności (odpowiedź Felixa Chena na pytanie Dlaczego kruche materiały mają ostateczną wytrzymałość na rozciąganie, a nie granicę plastyczności?). W konsekwencji wytrzymałość wzrasta, chociaż przy koszt ciągliwości. Dlatego to pytanie można powtórzyć, ponieważ test Charpyego wyolbrzymia kruchość.
Jednym z powodów jest to, że karb tworzy trójosiowy stan naprężenia. Dzieje się tak, ponieważ karb pomaga skoncentrować naprężenia w zwykły sposób oraz że w wymiarze grubości próbki (równolegle do nasady karbu) materiał wewnętrzny jest ograniczony przed odkształceniami przez powierzchnie zewnętrzne. (odpowiedź Felixa Chena na Jak w prosty sposób wytłumaczyłbyś transformację naprężeń w płaszczyźnie?) pokazać trzy główne naprężenia, które składają się na trójosiowy stan naprężenia. Z definicji na płaszczyznach, w których występują naprężenia główne, naprężenia ścinające wynoszą zero. Ponieważ dyslokacje poruszają się w odpowiedzi tylko na naprężenia ścinające (odpowiedź Felixa Chena na pytanie Co to jest mechanizm poślizgu, który powoduje, że metal odkształca się plastycznie bez pękania?), Brak naprężeń ścinających tłumi plastyczność, co prowadzi do kruchości. Stąd trójosiowy stan naprężenia związany z karbem wywołuje kruchość.
Innym czynnikiem przyczyniającym się do kruchości testów z karbem jest duża prędkość odkształcania wytwarzana przez kołyszący się młotek, który uderza w badaną próbkę. Przy tak dużych szybkościach odkształcania dyslokacje mają mniej czasu na poślizg W związku z tym plastyczność dyslokacji jest ograniczona, tak że preferowane jest pękanie o małej plastyczności, co skutkuje większą kruchością.
Podsumowując, podwójne czynniki trójosiowego stanu naprężenia i dużej szybkości odkształcania powodują, że testy karbowane wykazują większą kruchość niż znalezione w innych testach mechanicznych.