Křivky plastické deformace - technická praxe

Zdeněk Drozd, KDF MFF UK, Ke Karlovu 3, 121 16 Praha 2

V technické praxi je velmi často používána zkouška tahem při konstantní deformační rychlosti. Sleduje se závislost smluvního napětí ss na relativním prodloužení ε_r. Smluvní napětí je definováno jako poměr deformační síly F a průřezu S₀. deformovaného vzorku. S₀ je v případě smluvního napětí počáteční průřez vzorku. Tento průřez používáme pro výpočet napětí během celého průběhu deformačního experimentu. Relativní prodloužení je dáno vztahem:

,

kde l₀ je původní délka vzorku, l je délka deformovaného vzorku.

V následujícím obrázku jsou znázorněny veličiny používané při popisu deformačního děje u materiálů tak, jak je používá technická praxe.

Vzhledem k tomu, že je dosti obtížné určit rozhraní mezi oblastí elastické a plastické deformace, používá se tzv. smluvní mez v tahu R_p0,2, což je hodnota napětí způsobující plastickou deformaci 0,2%. Druhou důležitou charakteristikou křivky smluvního napětí je mez R_m daná vztahem

,

kde F_m je maximální deformační síla a S₀ počáteční průřez vzorku.

Poměrné trvalé prodloužení, při němž dojde k přetržení vzorku, se nazývá tažnost. Tažnost je definována jako

,

kde l_t je délka vzorku po přetržení, l₀ je počáteční délka vzorku.

Tažnost se obvykle udává v procentech.

Deformace může být elastická (pro ni platí Hookův zákon), nebo plastická. Elastická deformace se vyznačuje tím, že když přestane působit deformační síla, materiál se vrátí do svého původního tvaru. Při plastické deformaci jsou změny tvaru materiálu nevratné. Když přestane působit deformační síla, zůstane materiál zdeformovaný. Deformační křivka nese informaci o velikosti elastické i plastické deformace. Schematicky je to naznačeno následujícím obrázkem.

Začátek deformační křivky (přímočará část) je znázorněním elastické deformace. Tato část je lineární (přímočará) – to znamená, že zde platí Hookův zákon. Další část křivky znázorňuje oblast napětí, která způsobují plastickou deformaci materiálu. Chceme-li zjistit velikost plastické deformace, vedeme rovnoběžku s počáteční lineární částí. Tato rovnoběžka protne osu e v bodě, který umožňuje odečíst elastickou deformaci (v obrázku je označena ε_el) a plastickou deformaci (ε_pl).

Na deformační křivce jsou některé význačné body. Ukazuje je následující schematický obrázek.