Bu müqayisə materialların xarici qüvvəyə fərqli reaksiyalarını təhlil edir, elastikliyin müvəqqəti deformasiyasını plastikliyin daimi struktur dəyişiklikləri ilə müqayisə edir. Rezin, polad və gil kimi materiallar üçün əsas atom mexanikasını, enerji çevrilmələrini və praktik mühəndislik təsirlərini araşdırır.
Seçilmişlər
Elastiklik müvəqqəti bir dəyişiklikdir, plastiklik isə daimi bir dəyişiklikdir.
Gəlir nöqtəsi bu iki davranış arasındakı kritik sərhədi qeyd edir.
Əksər bərk materiallar tətbiq olunan qüvvənin miqdarından asılı olaraq hər iki xüsusiyyəti nümayiş etdirir.
Plastiklik, yayma və ekstruziya kimi sənaye metal emalına imkan verir.
Elastiklik nədir?
Qüvvə aradan qaldırıldıqdan sonra materialın ilkin formasına və ölçüsünə qayıtması üçün fiziki xüsusiyyət.
Kateqoriya: Mexaniki Mülkiyyət
Əsas Göstərici: Elastik Limit
Ümumi Nümunələr: Rezin bantlar, polad yaylar, dalğıc lövhələri
Enerji Vəziyyəti: Potensial enerjini saxlayır (geri qaytarıla bilən)
Atom Davranışı: Atomlararası Bağlantıların Müvəqqəti Uzanması
Plastiklik nədir?
Gərginliyə məruz qaldıqda materialın qırılmadan daimi deformasiyaya uğrama meyli.
Kateqoriya: Mexaniki Mülkiyyət
Əsas Göstərici: Gəlir Nöqtəsi
Ümumi Nümunələr: Yaş gil, saqqız, qurğuşun, qızıl
Enerji Vəziyyəti: Enerjini istilik kimi yayır (geri dönməz)
Atom Davranışı: Atom təbəqələrinin daimi sürüşməsi
Müqayisə Cədvəli
Xüsusiyyət
Elastiklik
Plastiklik
Geriyə dönüş
Boşaltma zamanı tamamilə geri qaytarıla bilən
Daimi; orijinal vəziyyətinə qayıtmır
Atom Mexanikası
Bağlar uzanır, amma toxunulmaz qalır
İstiqrazlar qırılır və yeni vəzifələrdə islahatlar aparılır
Enerji Saxlama
Potensial enerji saxlanılır və bərpa olunur
Enerji daxili istilik kimi itirilir
Tələb olunan güc
Materialın məhsuldarlıq nöqtəsindən aşağı
Materialın məhsuldarlıq möhkəmliyini aşır
Struktur Dəyişikliyi
Daimi daxili yenidənqurma yoxdur
Atomların/molekulların daimi yerdəyişməsi
Huk qanunu
Ümumiyyətlə xətti bir əlaqəni izləyir
Xətti gərginlik-deformasiya qaydalarına əməl etmir
Praktik Faydalılıq
Şok udma və enerji saxlama
İstehsal, döymə və qəlibləmə
Ətraflı Müqayisə
Stress-Gərginlik Əlaqəsi
Elastik bölgədə materialın deformasiyası tətbiq olunan yüklə birbaşa mütənasibdir, yəni qüvvənin ikiqat artması dartılmanı ikiqat artırır. Gərginlik "çıxış nöqtəsini" keçdikdən sonra material plastik bölgəyə daxil olur və qüvvə sabit qalsa belə, deformasiyaya davam edir. Bu keçidi anlamaq mühəndislər üçün binaların və körpülərin normal yüklər altında heç vaxt elastiklik diapazonunu tərk etməməsini təmin etmək üçün vacibdir.
Atom Səviyyəsi Hərəkəti
Elastiklik, atomların tarazlıq mövqelərindən bir qədər uzaqlaşdıqda, lakin orijinal qəfəs düzülüşündə kilidləndikdə baş verir. Plastiklik, atomların bütün müstəvilərinin bir-birinin yanından sürüşdüyü "dislokasiya hərəkəti" adlanan bir fenomeni əhatə edir. Bu təbəqələr yerdəyişdikdən sonra yeni tarazlıq mövqelərinə yerləşirlər və buna görə də material əvvəlki formasına "geri qayıda" bilmir.
Enerjinin bərpası və dağılması
Elastik material mexaniki enerji üçün batareya kimi çıxış edir; yayı uzatdığınız zaman enerji sərbəst buraxılana qədər elastik potensial enerji kimi saxlanılır. Lakin plastik deformasiya, daxili sürtünmə yolu ilə mexaniki işi istiliyə çevirən enerji tələb edən bir prosesdir. Buna görə də metal məftili deformasiyaya uğrayana və ya qırılana qədər sürətlə geri və irəli əysəniz, toxunuşda isti hiss olunur.
Sünilik və elastiklik
Plastiklik, elastikliyin (metalın tellərə çəkilməsi) və elastikliyin (metalın təbəqələrə vurulması) əsas xüsusiyyətidir. Yüksək plastikliyə malik materiallar, avtomobil kuzov panelləri və zərgərlik məmulatları üçün vacib olan sınıq olmadan mürəkkəb formalara çevrilə bilər. Mühərrik klapan yayları kimi formasını itirmədən milyonlarla hərəkət dövrünə tab gətirməli olan komponentlər üçün elastik materiallara üstünlük verilir.
Üstünlüklər və Eksikliklər
Elastiklik
Üstünlüklər
+Enerji saxlama imkanını təmin edir
+Dəqiq uyğunluğu qoruyur
+Yüksək yorğunluğa davamlılıq
+Mexaniki zərbələri udur
Saxlayıcı
−Məhdud deformasiya diapazonu
−Ani kövrək uğursuzluq
−Mülkiyyət zamanla pisləşir
−Temperatur həssasdır
Plastiklik
Üstünlüklər
+Kalıplama üçün imkan verir
+Ani sınığın qarşısını alır
+Metalın təkrar emalını təmin edir
+Yüksək enerji udma
Saxlayıcı
−Daimi forma itkisi
−Struktur sərtliyini azaldır
−Arıqlamağa səbəb ola bilər
−Təkrarlanan işlərlə sərtləşir
Yaygın yanlış anlaşılmalar
Əfsanə
Elastik materiallar həmişə rezin kimi "uzanır".
Həqiqət
Elmi baxımdan polad daha yüksək elastiklik moduluna malik olduğu üçün rezindən daha elastikdir. Rezin daha da uzana bilsə də, polad yüksək gərginlik səviyyələrinə məruz qaldıqdan sonra daha yüksək dəqiqlik və qüvvə ilə orijinal formasına qayıdır.
Əfsanə
Plastiklik "plastikdən" hazırlanmaqla eynidir.
Həqiqət
Fizikada plastiklik müəyyən bir materialın deyil, maddənin davranış xüsusiyyətinə aiddir. Qızıl və qurğuşun kimi metallar son dərəcə yüksək plastikliyə malikdir və bu da onların asanlıqla formalaşdırılmasına imkan verir, baxmayaraq ki, onlar danışıq dilində polimer və ya "plastik" deyillər.
Əfsanə
Kövrək materiallar ən elastikdir.
Həqiqət
Şüşə və ya keramika kimi kövrək materiallar çox vaxt yüksək elastikliyə malikdir, lakin çox dar elastiklik diapazonuna və demək olar ki, sıfır plastikliyə malikdir. Onlar həddinə çatana qədər mükəmməl şəkildə formalarına qayıdırlar və bu zaman daimi deformasiyaya uğramaq əvəzinə dərhal parçalanırlar.
Əfsanə
Bir material plastik olaraq deformasiyaya uğradıqdan sonra qırılır.
Həqiqət
Plastik deformasiya materialın sıradan çıxdığı və ya möhkəmliyini itirdiyi anlamına gəlmir. Əslində, bir çox metal plastik deformasiya zamanı "işlə bərkiməyə" məruz qalır ki, bu da onları əvvəlki hallarından daha möhkəm və sərt edir.
Tez-tez verilən suallar
Bir materialın elastiklik həddi nədir?
Elastik limit, materialın daimi, plastik deformasiyaya məruz qalmazdan əvvəl tab gətirə biləcəyi maksimum gərginlik miqdarıdır. Tətbiq olunan qüvvə bu limitdən aşağı olarsa, material orijinal ölçülərinə qayıdacaq. Bu həddi keçdikdən sonra daxili quruluş dəyişdirilir və yük çıxarıldıqdan sonra belə cisim "daimi bir quruluş" və ya yeni bir forma saxlayacaq.
Rezin daha elastikdirsə, yaylarda niyə poladdan istifadə olunur?
Polad, yüksək "Yanq Modulu" və formasını itirmədən yüksək gərginliyə davam gətirmə qabiliyyətinə görə yaylar üçün istifadə olunur. Rezin "sürünmə" və "histerez"ə məruz qalır, yəni həmişə orijinal formasına qayıtmır və istilik kimi enerji itirə bilər. Polad mexaniki vaxtlama və ağır yük dəstəyi üçün zəruri olan daha proqnozlaşdırıla bilən və güclü bir geri dönüş təmin edir.
Temperatur elastikliyə və plastikliyə necə təsir edir?
Ümumiyyətlə, temperatur artdıqca materiallar daha plastik və daha az elastik olur. İstilik atomların bir-birinin üzərindən daha asan hərəkət etməsinə və sürüşməsinə imkan verən istilik enerjisi təmin edir ki, bu da elastikliyi artırır. Buna görə də dəmirçilər dəmiri dəmirçixanada qızdırırlar; istilik materialın sərt elastik fazasından çıxaraq daha asan formalaşdırılması üçün yüksək plastik fazaya keçir.
Bir material elastik vəziyyətdən qırıq hala birbaşa keçə bilərmi?
Bəli, bu, "kövrək" materiallar üçün xarakterikdir. "Süzgəcli" materialların qırılmadan əvvəl uzanıb əyildiyi uzun bir plastik sahəsi olsa da, çuqun, şüşə və ya daş kimi kövrək materialların demək olar ki, plastik sahəsi yoxdur. Onlar qırılma nöqtəsinə çatana qədər elastik davranırlar və bu zaman qəfil və fəlakətli bir sınıq yaşayırlar.
Elastiklik kontekstində Huk qanunu nədir?
Huk qanunu, yayı müəyyən bir məsafəyə uzatmaq və ya sıxmaq üçün lazım olan qüvvənin həmin məsafə ilə mütənasib olduğunu bildirən fizika prinsipidir. Adətən $F = k \Delta x$ kimi ifadə olunur, burada $k$ obyektin xarakteristikası olan sabit əmsaldır. Bu qanun yalnız materialın "elastik bölgəsi" daxilində tətbiq olunur; material plastik fazasına çatdıqdan sonra xətti əlaqə yox olur.
Bir materialın mükəmməl elastik olması mümkündürmü?
Makroskopik dünyada heç bir material 100% mükəmməl elastik deyil, çünki deformasiya dövrü ərzində müəyyən enerji həmişə daxili sürtünməyə və ya istiliyə görə itirilir. Lakin, kvars və ya müəyyən ixtisaslaşmış ərintilər kimi bəzi materiallar çox yaxın gəlir. Atom miqyasında bir-biri ilə toqquşan fərdi qaz molekulları ümumi kinetik enerjini qoruduqları üçün çox vaxt mükəmməl elastik kimi modelləşdirilir.
Mühəndislikdə "Məhsuldarlıq Gücü" nədir?
Əyilmə möhkəmliyi, materialın elastik davranışdan plastik davranışa keçdiyi xüsusi gərginlik səviyyəsidir. Bu, konstruksiya mühəndisliyində ən vacib dəyərlərdən biridir. Bir bolt və ya şüanın yükə davam gətirməsi gözlənilirsə, mühəndislər konstruksiyanın zamanla əyilməsinin və ya daimi əyilməsinin qarşısını almaq üçün gərginliyin əmmə möhkəmliyindən xeyli aşağıda qalmasını təmin etməlidirlər.
Yer qabığına plastiklik və elastiklik necə tətbiq olunur?
Yer qabığı qısamüddətli gərginliklər altında elastik davranır və buna görə də sonda zəlzələlər kimi ayrılan enerjini saxlaya bilir. Lakin milyonlarla il ərzində və mantiyanın yüksək istiliyi və təzyiqi altında süxurlar plastiklik nümayiş etdirir. Bu, litosferin axmasına və əyilməsinə imkan verir və nəticədə dağ silsilələrinin əmələ gəlməsinə və tektonik plitələrin yavaş hərəkətinə səbəb olur.
Hökm
Titrəməni udmaq və ya istifadədən sonra müəyyən bir formaya qayıtmaq üçün bir komponentə ehtiyacınız varsa, yüksək elastikliyə malik bir material seçin. Məhsulu daimi olaraq qəlibləmək, döymək və ya müəyyən bir həndəsəyə salmaq lazım olduqda yüksək plastikliyə malik bir material seçin.