Beste Antwort
Es hängt davon ab, auf welche Art von Stärke Sie sich beziehen. Zug-, Streck-, Biege- und Druckfestigkeit haben Krafteinheiten über die Fläche. Dies sind die gleichen Einheiten wie Druck, aber wir nennen es Stress im Kontext der Materialwissenschaften. Der Pascal (Pa) ist die Standardspannungseinheit und entspricht 1 Newton pro Quadratmeter.
Die Schlagfestigkeit hat Energieeinheiten pro Dickenlänge. Es misst die zum Bruch benötigte Energie bei hoher Dehnungsrate. Insbesondere quantifiziert die Schlagfestigkeit die Energieabsorptionsfähigkeiten bei hohen Dehnungsraten; Das mechanische Verhalten bestimmter Materialien, insbesondere von Polymeren, kann variieren, je nachdem, wie schnell wir eine Kraft ausüben.
Eine andere Art von Festigkeit, ähnlich der Schlagfestigkeit, ist die Zähigkeit. Dies ist die Energie pro Volumeneinheit, die von einem unter Spannung stehenden Material vom Zeitpunkt der Krafteinwirkung bis zum Bruch absorbiert wird. Mit anderen Worten, es ist die Gesamtfläche unter einer technischen Spannungs-Dehnungs-Kurve.
Zunächst ist dies nicht offensichtlich Die Fläche unter der Kurve hat Energieeinheiten pro Volumen. Wir müssen einige Einheiten manipulieren, bevor dies offensichtlich wird. Denken Sie daran, dass die Standardeinheit der Spannung ein Pascal ist, aufgeschlüsselt als
Pa = \ frac {N} {m ^ 2}
Die Dehnung ist die Längenänderung geteilt durch die ursprüngliche Länge . Der Nenner und der Zähler sind beide in Metern angegeben, die sich aufheben. Daher wird Dehnung typischerweise als einheitlose Größe geschrieben; Nichts hindert uns jedoch daran, es als \ frac {m} {m}
zu schreiben. Die Einheit der Fläche unter der Kurve entspricht dem Produkt aus Spannung und Dehnung:
Fläche = \ frac {N} {m ^ 2} * \ frac {m} {m} = \ frac {Nm} {m ^ 3}
1 Joule (J) ist also gleich 1 Nm
Area = \ frac {J} {m ^ 3}
Und da haben Sie es
Antwort
Sie sind vermutlich Dies bezieht sich auf einen Charpy- (oder Izod-) Aufpralltest, bei dem eine gekerbte Probe durch ein aus einiger Höhe freigesetztes Schwinggewicht gebrochen wird. Dieser Test erhöht die Sprödigkeit, die auftritt, wenn der plastische Fluss in dem Maße eingeschränkt wird, dass ein Bruch mit geringer Plastizität auftritt (Felix Chens Antwort auf Warum haben spröde Materialien eine endgültige Zugfestigkeit und keine Streckgrenze?). Folglich nimmt die Festigkeit zu, obwohl bei Die Frage der Duktilität. Daher kann diese Frage dahingehend wiederholt werden, warum der Charpy-Test die Sprödigkeit überträgt.
Ein Grund dafür ist, dass die Kerbe einen dreiachsigen Spannungszustand erzeugt. Dies geschieht, weil die Kerbe dabei hilft, die Spannungen auf die übliche Weise zu konzentrieren und dass in der Probendickenabmessung (parallel zur Kerbenwurzel) das Innenmaterial durch die Außenflächen daran gehindert wird, sich zu spannen. (Felix Chens Antwort auf Wie würden Sie die Transformation der ebenen Spannung auf einfache Weise erklären?) Dies hilft Bringen Sie die drei Hauptspannungen heraus, die den dreiachsigen Spannungszustand ausmachen. Und per Definition sind in Ebenen, in denen die Hauptspannungen vorhanden sind, die Scherspannungen Null. Da sich Versetzungen nur als Reaktion auf Scherspannungen bewegen (Felix Chens Antwort auf Was ist der Schlupfmechanismus, der ein Metall plastisch verformt, ohne zu brechen?), Unterdrückt ein Mangel an Scherspannungen die Plastizität, so dass Sprödigkeit entsteht. Daher der dreiachsige Spannungszustand Die mit der Kerbe verbundene Induktion führt zu Sprödigkeit.
Der andere Faktor, der zur Sprödigkeit von gekerbten Tests beiträgt, ist die hohe Dehnungsrate, die durch den schwingenden Hammer erzeugt wird, der auf den Prüfling auftrifft. Bei solch hohen Dehnungsraten haben Versetzungen weniger Zeit zum Gleiten Daher ist die Versetzungsplastizität begrenzt, so dass ein Bruch mit geringer Duktilität begünstigt wird, was zu einer größeren Sprödigkeit führt. Zusammenfassend führen die beiden Faktoren eines dreiachsigen Spannungszustands plus einer hohen Dehnungsrate dazu, dass gekerbte Tests eine größere Sprödigkeit aufweisen als in anderen mechanischen Tests gefunden.