Hvad er elastisk grænse?

Den elastiske grænse for et materiale er en vigtig overvejelse i civil, mekanisk og rumfartsteknik og design.Elastisk grænse, også benævnt udbyttepunkt, er en øvre grænse for den stress, der kan påføres et materiale, før det permanent deformeres.Denne grænse måles i pund pr. Kvadrat tomme (PSI) eller Newton pr. Kvadratmeter, også kendt som Pascals (PA).

Elastisk grænse er en funktion af elasticiteten af et materiale.Elasticitet er et materiales evne til at vende tilbage til sin oprindelige form eller dimensioner, efter at en belastning eller stress er fjernet.Alle materialer vil deformere, når der anvendes en stress eller belastning.Strain er et mål for mængden af deformation, der opstår, når et materiale er under stress.

Elastisk stamme opstår, når et materiale udsættes for lav stress.Det forsvinder, når stresset er fjernet, og materialet vender tilbage til sin oprindelige tilstand.Plaststamme vil forekomme ved spændinger over den elastiske grænse.Et materiale, der oplever plaststamme, vil ikke gendannes fuldstændigt og vende tilbage til dets originale dimensioner, efter at stresset er fjernet.

Denne egenskab kan illustreres ved hjælp af eksemplet på en fjeder.Hvis der hænges en vægt på den ene ende af en fjeder, med den modsatte ende fast, vil den udvide fjederen.Hvis der påføres en lille mængde vægt og derefter fjernes, vender fjederen tilbage til sin oprindelige længde.Hvis der påføres for meget vægt på foråret, vil den deformeres permanent og vender ikke tilbage til sin oprindelige længde, når vægten fjernes.Fjederen har gennemgået plastisk deformation, fordi stresset forårsaget af vægten overskred den elastiske grænse.

Materialer har et målbart forhold mellem påført stress og den resulterende stamme.Dette forhold kan plottes i en stress-belastningskurve.Hældningen af stress-belastningskurven forbliver konstant i det område, hvor elastisk belastning forekommer.Den elastiske grænse er det punkt, hvor den påførte stress forårsager en begyndelse af permanent deformation, og hældningen af stress-belastningskurven ændres.

Ikke alle materialer har en elastisk grænse.Duktilitet er et mål for mængden af permanent deformation inden fuldstændig fiasko.Duktile materialer, som stål og messing, vil opleve en stor mængde plastdeformation, før den ultimative svigt opstår.Skørte materialer, som glas og beton, viser lidt eller ingen plastisk deformation, og fuldstændig fiasko forekommer ofte umiddelbart efter en kritisk værdi af stress er nået.Af denne grund har sprøde materialer typisk ikke et udbyttepunkt.