Ana Sayfa Mühendislik Teorik Bilgiler Gerilim – Gerinim Eğrisi

Gerilim – Gerinim Eğrisi

1455
0
PAYLAŞ

Gerilim – gerinim eğrisi,  çekme ya da baskı testlerinde , test numunesi üzerine uygulanan gerilim miktarına bağlı olarak oluşan ortalama gerinimin değişimini gösteren bir eğridir. Gerilme – Gerinim eğrisine akma eğrisi de denmektedir. Bu yazı altında bu eğrinin ne anlama geldiğini ve nasıl yorumlamamız gerektiği konusunda bilgi sahibi olacağız.

Mühendislik Gerilme Gerinim Eğrisi

Bir cismin gerilim altındaki davranışı incelenmek istendiğinde, cisim tek yönlü çekme testine maruz bırakılabilir. Bu test için cisimden bir test numunesi hazırlanıp, numune tek tarafından sabitlenerek diğer tarafından tek yönlü yüklenme uygulanmaktadır(Uzunluğu doğrultusunda).

Bu testteki temel amaç, uygulanan kuvvetin kademeli bir şekilde artırılması ve numunede oluşan uzamanın miktarını ölçmektir. Elde edilen bu iki değer ile mühendislik akma eğrisine çok benzemektedir, fakat malzemenin mekanik davranışını analiz edebilmek için direk olarak kullanılmamaktadır. Çünkü elde edilen bu eğri test edilen numenin boyutlarına göre değişmektir. Diğer bir değişle test düzeneğine aynı malzemenin farklı boyutlarında bir numunesi koyulduğunda farklı bir eğri elde edilecektir. Bu nedenle, boyutların etkisini ortadan kaldırmak için yük-uzama eğrileri yerine gerilim-gerinim eğrilerini kullanmayı tercih ediyoruz.

Yük ve uzama değerlerini kullanılması ile gerilim ve gerinim değerlerinin nasıl hesaplanacağını önceki konularda üzerinden geçmiştik.  Mühendislik gerilimini, test numunesi üzerine uygulanan yükü numunenin ilk kesit alanına bölerek; mühendislik gerinimini ise yine aynı numune üzerinden seçilen iki nokta arasındaki mesafenin izafi artışına bakarak hesaplıyoruz.

Mühendislik Gerilme – Gerinim Eğrisi

Yukarıdaki grafikte de görüldüğü gibi akma dayanımına kadar  gerilme ve gerinim arasında doğusal bir ilişki bulunmaktadır.  Bu bölümde malzeme üzerinde kalıcı deformasyon oluşmadan, atomlar arası bağların esnemesi sonucu gerinim oluşmaktadır. Bu gerinime  elastik gerinim adı verilmektedir.

Gerilim akma dayanımının üzerine çıktığında gerilim ve gerinim arasında bulunan doğrusallık ortadan kalkmaktadır. Bu noktadan sonra cismin malzemesi üzerinde kalıcı değişimler oluşmaya başlamaktadır. Elastik şekilde değişiminde farklı olarak , cismi oluşturan atomlar arasında kalıcı deformasyon oluşmaktadır ve bu değişime plastik şekil değiştirme denmektedir.

Kalıcı deformasyonun oluşabilmesi için akma dayanımı miktarında gerilim uygulanması yeterli oluyor. Fakat, numune üzerindeki gerinimi daha da arttırabilmek istediğimizde uygulanması gereken gerilim, akma dayancı sonrasında da artış gösteriyor. Plastik şekil değişimi esnasında karşılaştığımız bu “güçlenme” etkisine gerinim sertleşmesi (strain hardening) olarak adlandırıyoruz. Numuneyi dahada uzatmak için gereken gerilim artışı , belli bir değerden sonra azalma başlamaktadır. Numune’ye ait akma eğrisi üzerinde uluşan bu tepe noktasına en yüksek çekme dayanımı (ultimate tensile strength, UTS) denmektedir. Bu değerden sonra numune bir müddet daha uzamakta ve numunenin kopması ile test son bulmaktadır.

Çekme testi yapılırken numunede oluşan değişimleri inceleyerek gerilme -gerinim eğrisinin yapısını daha iyi kavrayabiliriz.

Çekme Testti Aşamaları

Çekme testi aşamaları;

  1. Bu resim, numunenin test öncesindeki ve elastik şekil değiştirme sırasındaki durumunu gösteriyor. Elastik şekil değişimi esnasında parça üstündeki değişimler çok ufak olduğundan dolayı gözle herhangi bir değişim gözlemek zordur.
  2. Akma dayanımının üzerine çıkıldığında numunede plastik şekil değişimi gerçekleşmeye başlıyor. Numunenin hem boyu uzarken hemde kesit alanı  daralmaktadır.
  3. En yüksek çekme dayanımına ulaştığımızda numune üzerindeki yükün tepe noktasına ulaştığını söylemiştik. Eğri üzerindeki bu nokta, parçanın boyun vermeye (necking) başlıyor olması sebebiyle ortaya çıkıyor. Plastik kararsızlık (plastic instability) olarak da isimlendirilen bu durum oluştuğunda , numune sadece boyun veren bölge içerisinde uzamaya devam ediyor.
  4. Boyun veren kısmın kesit alanının numunenin diğer kısımlarına göre daha küçük olması nedeniyle, numuneyi uzatmak için uygulanması gereken yük miktarı azalmaya başlıyor. Mühendislik gerilimi numunenin testten önceki yüzey alanını dikkate aldığı için, yükteki bu düşme mühendislik gerilimi değerlerine de yansıyor. Birazdan göreceğimiz gibi, kesit alanındaki bu azalmayı hesaba katarak gerilimi hesapladığımızda, gerilimin artmaya devam ettiğini, yani malzemedeki gerinim sertleşmesinin sürdüğünü görüyoruz.
  5. Uzama sadece boyun kısmına yoğunlaşmasından bir süre sonra numunenin kopmasıyla testin sonuna geliyoruz.

Gerçek Akma Eğrisi

Gerçek gerilimi hesaplamak istediğimizde testi yapılan numunenin, test öncesindeki kesit alanını değil, o anda oluşan kesit alanını dikkate alıyoruz. Gerçek gerilim ve gerçek gerinim değerlerini kullanarak akma eğrisini çizdiğimizde, oluşan eğrinin farklı bir mühendislik akma eğrisinden farklı bir eğri olduğunu görüyoruz.

Gerçek ve Mühendislik Gerilim – Gerinim Eğrisi Karşılaştırması

Yeşil renkle gösterilen gerçek akma eğrisinin verdiği gerilim değerlerinin, mühendislik akma eğrisine kıyasla daha yüksek olduğunu görüyoruz. İki eğri arasındaki oluşan bu fark, gerçek akma eğrisini çizerken kesit alanındaki anlık daralmaları dikkate almamız nedeniyle ortaya çıkıyor.

Bir Cevap Yazın