منحنی تنش-کرنش مواد پلاستیکی: بخش دوم

در ادامه مبحث طراحی و ساخت قطعات و قالب های تزریق پلاستیک به بخش دوم موضوع منحنی تنش-کرنش مواد پلاستیکی پرداخته می شود.

 تنش پروف یا تسلیم:

تنش پروف گاهی برای مواد پلاستیکی که به تدریج تسلیم می شوند یا کرنش های تسلیم بسیار بالایی نشان می دهند، استفاده می شود. تنش پروف با ساختن یک خط موازی با بخش خطی منحنی تنش-کرنش، در یک فاصله (آفست) کرنش مشخص تعیین می‌شود. تنش در نقطه تلاقی خط ساخته شده و منحنی تنش-کرنش، تنش پروف یا تسلیم در آن آفست کرنش خاص است.

 تنش و کرنش واقعی:

در بیشتر موارد، مقادیر تنش به عنوان تنش های مهندسی توصیف می شوند و از بار اعمال شده و سطح مقطع اولیه تعیین می شوند. هنگامی که مواد تحت بارگذاری فشاری، برشی یا کششی قرار می گیرند، سطح مقطع آنها تغییر می کند (به ویژه در کرنش های زیاد). مقادیر تنش واقعی با تقسیم بار اعمال شده بر سطح مقطع لحظه ای در حین پیشرفت آزمایش تعیین می شود. تقریباً در همه موارد، مقادیر تنش و کرنش مهندسی گزارش شده و در عمل استفاده می شود.

 مدول الاستیک (یانگ):

اصطلاح مدول الاستیک، E، به عنوان شیب منحنی تنش-کرنش برای یک ماده الاستیک (یعنی ماده ای که رفتار تنش-کرنش خطی نشان می دهد) تعریف می شود. از آنجایی که بیشتر مواد پلاستیکی غیر خطی هستند، شیب منحنی تنش-کرنش با تنش یا سطح کرنش و سرعت آزمایش تغییر می‌کند. اصطلاح مدول الاستیک را نمی توان به طور دقیق در مورد مواد ویسکوالاستیک به کار برد زیرا آنها از قانون هوک پیروی نمی کنند.

 مدول اولیه (تانژانت):

شیب قسمت اولیه (خطی) منحنی تنش-کرنش به عنوان مدول اولیه شناخته می شود (شکل 1). مدول اولیه معیاری از سفتی مواد در تنش ها یا کرنش های کم را ارائه می دهد. برای بسیاری از مواد پلاستیکی، شناسایی دقیق قسمت خطی منحنی تنش-کرنش دشوار است و مدول اولیه با گرفتن شیب خط مماس به قسمت اولیه منحنی تنش-کرنش (مدول مماس اولیه) تعیین می شود. هنگامی که بخش اولیه منحنی تنش-کرنش غیر خطی است، یک روش جایگزین برای گزارش مدول گزارش یک مدول سکانتی (معمولاً در کرنش 1٪) به عنوان معیاری بیشتر از صلبیت ماده است. مقایسه اعداد مدول آزمون کوتاه‌مدت بین گریدها/تامین‌کننده‌های مختلف مواد (به ویژه برای پلیمرهای انعطاف‌پذیر) می‌تواند دشوار باشد، زیرا این عدد به روش خاصی که برای محاسبه مقدار استفاده می‌شود بسیار حساس است.

 مدول سکانت:

نسبت تنش به کرنش در هر نقطه از منحنی تنش-کرنش (به عنوان مثال، شیب خط از مبدأ به هر نقطه دیگر در منحنی تنش-کرنش). مقادیر مدول سکانت به عنوان تابعی از درصد کرنش گزارش می شود و معمولاً زمانی که محاسبات مهندسی برای پلیمرهای الاستومری یا انعطاف پذیر انجام می شود (به عنوان مثال، در کاربردهایی که شامل تغییر شکل های بزرگ است) مورد نیاز است.

 چقرمگی (منطقه زیر منحنی تنش-کرنش):

ناحیه زیر منحنی تنش-کرنش نشانی از چقرمگی کلی ماده در دما و نرخ بارگذاری خاص را ارائه می‌دهد.

در برخی موارد، طراحان منحنی تنش-کرنش واقعی را ندارند، اما باید با برگه‌های داده خواص ماده کار کنند که ویژگی‌های کلیدی، مانند مدول اولیه، تنش تسلیم، ازدیاد طول تسلیم، استحکام نهایی، و ازدیاد طول نهایی را بیان می‌کند. اما با این مقادیر، می توان تخمین تقریبی از رفتار تنش-کرنش کوتاه مدت را همانطور که در شکل 1 نشان داده شده است به دست آورد (به صورت ذهنی یا با ترسیم مقادیر).

شکل 1 هنگامی که مقادیر مدول اولیه، تسلیم و استحکام شکست، تسلیم و ازدیاد طول شکستگی داده شود، می توان رفتار تنش-کرنش کلی پلیمر (در آن دما و نرخ کرنش خاص) را تخمین زد.

شرکت نوآوران علوم مهندسی پویا آماده ارائه خدمات طراحی و ساخت قالب های تزریق پلاستیک به صنعتگران می باشد.