Wie viel Kraft wird benötigt, um a zu schnappen Stück Holz ? Ab wann würde ein Stück Spaghetti Pause, wenn Sie an beiden Enden gezogen haben?
Der Punkt, an dem jedes Material buchstäblich "bis zum Bruchpunkt gedehnt" wird, ist ein wichtiges und faszinierendes Konzept. Zugfestigkeit.
Lesen Sie weiter, um mehr zu erfahren.
VERBINDUNG: TITAN GEGEN TUNGSTEN: BESTIMMUNG, WAS AM STÄRKSTEN IST
Was ist die Definition der Zugfestigkeit?
Zugfestigkeit oder die endgültige Zugfestigkeit, um ihm den vollständigen Namen zu geben, ist die maximale Belastung, die ein Material aushalten kann, ohne zu brechen oder gedehnt zu werden, geteilt durch die ursprüngliche Querschnittsfläche des betreffenden Materials.
Wird normalerweise verwendet, um die Fähigkeit eines Materials zu beschreiben, einer Zugkraft Zugkraft zu widerstehen, bis ein Punkt erreicht ist, an dem viele Stränge des Materials gleichzeitig mit einer konstanten Dehnungs- oder Belastungsrate brechen. Mit anderen Worten, es ist das Maximum oder Minimum, abhängig von Ihrer Sichtweise Beanspruchung, der ein Material widerstehen kann, bevor es sich dauerhaft verformt oder bricht.
Wird normalerweise als Kraftdimension geteilt durch die Flächeneinheit in einem bestimmten Messsystem aufgezeichnet, z. Pfund pro Quadratzoll psi .
Im SI-System wird die Zugfestigkeit normalerweise in bestimmt Pascal pa oder ein Newton pro Quadratmeter nm. Als Referenz ist ein Newton die Kraft, die dazu benötigt wird. beschleunigen eins Kilogramm Masse mit einer Rate von eins Quadratmeter pro Sekunde in Richtung der ausgeübten Kraft.
Wenn Spannungskräfte entfernt werden, die unter der Zugfestigkeitsgrenze eines Materials liegen, kehrt das Material im Allgemeinen vollständig oder teilweise in seine ursprüngliche Form oder Größe zurück. Wenn sich die Spannungskräfte dem Wert der Zugfestigkeit eines Materials nähern, wird das Material jedoch verwendetWenn sie duktil sind, beginnen sie plastisch zu fließen und verformen sich oder dehnen sich schnell in einen verengten Bereich, der als Hals bezeichnet wird, bevor sie schließlich brechen oder reißen.
Nehmen wir zum Beispiel einen Metallstab 2,5 cm2 im Querschnitt. Wenn es standhalten kann 1.000 Pfund vor dem Brechen hätte es daher eine Zugfestigkeit von 1.000 Pfund pro Quadratzoll . Einige gängige Zugfestigkeiten umfassen 400 MPa 58.015 psi für Baustahl und841 MPa 121.977 psi für Kohlenstoffstahl. Dies ist eine sehr wichtige und weit verbreitete Metrik für Materialien, die für strukturelle Anwendungen verwendet werden. Während sich die Zugfestigkeit normalerweise auf das Ausmaß der Dehnung bezieht, die ein Material vor dem Versagen bewältigen kann, kann die tatsächliche Definition des Versagens je nach den verwendeten Materialien und ihren strukturellen Anwendungen unterschiedlich sein.
REM-Aufnahme eines Glühbirnenfadens. Diese haben erstaunliche Eigenschaften wie hohen Schmelzpunkt, niedrigen Dampfdruck und hohe Zugfestigkeit. Quelle :
ZEISS Mikroskopie / Flickr
. Werbung Die Zugfestigkeit ist ein unglaublich wichtiges Konzept sowohl im Ingenieurwesen als auch in verwandten Bereichen wie Materialwissenschaften, Maschinenbau und Hochbau. Die Zugfestigkeit ist für spröde Werkstoffe tendenziell wichtiger als duktile Werkstoffe, wenn auch nicht immer.
Zugfestigkeit
wird normalerweise auch auf eine von drei anderen Arten bezeichnet. Dies sind: -
Streckgrenze, Dies ist die Spannung, der ein Material ohne bleibende Verformung standhalten kann.
- Endfestigkeit Dies ist die maximale Belastung, der ein Material standhalten kann.
- Bruchfestigkeit Dies ist die Spannungskoordinate auf der Spannungs-Dehnungs-Kurve zum Zeitpunkt des Bruchs oder Versagens.
- Sobald ein Grenzwert erreicht oder überschritten wird, kann das Material je nach seinen physikalischen Eigenschaften auf zwei Arten versagen. Beispiele einiger fehlgeschlagener Zugfestigkeitstestproben. Eine spröde und zwei duktile. Quelle :
Brendan Wood / Flickr
- Hier gibt ein Material zuerst nach, härtet dann aus und bricht schließlich nach plastischer Verformung. Ein Hals kann sich bilden oder nicht.
- Sprödbruch - Hier zerbricht das Material plötzlich in zwei oder mehr Teile.
- Ist Zugfestigkeit gleich Bruchfestigkeit? Bruchfestigkeit
definiert als "die Fähigkeit eines Materials, einer Zug- oder Zugkraft standzuhalten. Sie wird üblicherweise in Krafteinheiten pro Querschnittsfläche gemessen". In dieser Hinsicht ist es effektiv ein Synonym für Zugfestigkeit.
Wie berechnet man die Zugfestigkeit?
Historisches Bild der Zugfestigkeitsprüfung. Quelle :
BiblioArchives / Flickr
Universalprüfmaschinen
UTM. Diese Maschinen werden manchmal auch als Tensometer bezeichnet und können standardisierte Tests verschiedener Materialien, Komponenten und Strukturen durchführen. Werbung Solche Maschinen werden auch zur Prüfung der Druckfestigkeit von Materialien verwendet. Die meisten Maschinen sind modular aufgebaut und können problemlos an die Abmessungen eines bestimmten Materials oder die Bedürfnisse eines Kunden angepasst werden.
"
Die UTM ist ein vielseitiges und wertvolles Prüfgerät, mit dem Materialeigenschaften wie Zugfestigkeit, Elastizität, Druckfestigkeit, Streckgrenze, elastische und plastische Verformung, Biegekompression und Kaltverfestigung bewertet werden können. Verschiedene Modelle von Universalprüfmaschinen unterscheiden sichTragfähigkeiten, einige so niedrig wie
5 kN und andere so hoch wie 2.000 kN . "- weltweit höchste . Zugfestigkeitsprüfung eines Kohlenstoffilaments mit einer UTM. Quelle : Oak Ridge National Laboratory / Flickr
Kapazität. Werbung Wo wird die Zugfestigkeit verwendet?
Einige typische Branchen sind :
Luft- und Raumfahrtindustrie
- Zum Beispiel Schälprüfung von Flugzeugzellen, Scher- und Zugfestigkeitsprüfung von Schrauben, Muttern usw.
- Automobilindustrie - Qualitätssicherung von Innen- und Außenbeschlägen, Stoßstangenleisten, Spiegeln usw.
- Getränkeindustrie - Wie die Schälfestigkeit von induktionsversiegelten Folien, Ringzügen, Korkextraktionskräften usw.
- Bauindustrie - Zum Beispiel die Haftfestigkeit von Klebstoffen, Bauteilen und Strukturelementen wie Stahlträgern usw.
- Elektro- und Elektronikindustrie - Bestimmen der Abzugskräfte des Steckverbinders, der Zugfestigkeit des Leiterplattenmaterials usw.
- Zugfestigkeitsprüfungen werden in verschiedenen Branchen einschließlich der Luft- und Raumfahrtindustrie eingesetzt. Quelle : Lukas Wunderlich / iStock
- Verpackungsindustrie - Klebe- / Abziehprüfung von Klebeverbindungen, Dehnung von Kunststoffverpackungen usw.
- Papier- und Kartonindustrie - Bestimmung der Funktionsfähigkeit von Karten- und Papierverpackungen, der Haltbarkeit von Dokumenten usw.
- Pharmaindustrie - Testen der Abzugskraft von Fläschchenkappen usw.
- Kunststoff-, Gummi- und Elastomerindustrie - Prüfung der Verbindungsfestigkeit von ineinandergreifenden Kunststoffteilen, allgemeine Bestimmung der Zugfestigkeit von Werkstoffen usw.
- Sicherheits-, Gesundheits-, Fitness- und Freizeitindustrie - Zum Beispiel Testen der Zugfestigkeit von Sicherheitsstütznetzen oder der elastischen Eigenschaften von Schlägersaiten.
- Textilindustrie - Testen der Abziehcharakteristik von Knöpfen, Reißverschlüssen oder Festigkeitsprüfen von Kleidungsnähten usw.
- Das Testen der Zugfestigkeit ist, wie wir gesehen haben, ein unglaublich wichtiger Prozess. Obwohl das Konzept einfach ist, kann die Beurteilung der Zugfestigkeit von etwas ziemlich kompliziert und anspruchsvoll sein. Werbung
Folgen Sie uns auf