Dari apa yang saya pahami dari pertanyaan itu, ada tiga konsep yang saling terkait yang menyebabkan kebingungan, yang masing-masing bisa menjadi pertanyaan terpisah.
1. Apakah tegangan aksial tergantung pada panjang spesimen?
Stres aksial tidak tergantung pada panjang. @ Wasabi menjawab lebih detail, tetapi konsep intinya adalah bahwa tekanan pada spesimen panjang memiliki efek yang sama pada spesimen per satuan panjang seperti stres pada spesimen panjang , atau memang berapa pun panjangnya.L σ 2 LσLσ2L
2. Apakah regangan aksial tergantung pada panjang spesimen?
Regangan aksial tidak tergantung panjang. Ini mengikuti dari jawaban untuk (1.) di atas, dan dari hukum Hooke, khususnya itu
σ=Eε
sehingga jika tidak tergantung pada panjang, maka harus karena keduanya terkait secara linear.εσε
3. Apakah deformasi aksial tergantung pada panjang spesimen?
Deformasi aksial tergantung pada panjang. Ini juga tergantung pada luas penampang (dengan asumsi penampang konstan) dan modulus tarik. Ini mengikuti dari derivasi cepat dan kotor dari rumus deformasi aksial. Pertimbangkan anggota tarik konstan-penampang daerah , panjang , mengalami beban seragam , dengan modulus . Anggota akan mengalami deformasi . Perhatikan bahwa dengan definisi dan .L P E δ ε = δ / L σ = P / AALPEδε=δ/Lσ=P/A
Dari hukum Hooke,
σ=Eε
dan mengganti catatan kami memberi
PA=EδL
yang setelah beberapa mengatur ulang hasil panen
δ=PLAE
yang merupakan persamaan untuk deformasi aksial dari bagian tarik penampang konstan. Sebagaimana harus jelas dari persamaan, deformasi aksial tergantung pada panjang, juga luas.
Bagaimana Saya Dapat Memikirkan Hal Ini Secara Intuitif?
Elastisitas seperti mata air, dan memang hukum Hooke juga digunakan untuk mata air linier. Sekarang perhatikan dua pegas sehingga satu memiliki dua kali jumlah kumparan sebagai yang lainnya, tetapi parameter lainnya sama. Asumsikan mereka juga tidak berbobot. Jika Anda memegang hanya ujung setiap pegas, kaitkan bobot identik ke ujung lainnya dan biarkan mengendur ke lantai, pegas dengan dua kali jumlah gulungan akan memanjang dua kali lebih jauh. Akibatnya, perubahan panjang per satuan panjang asli, setara dengan regangan, akan sama.
Hal yang sama berlaku untuk dua batang penegang, panjangnya dua kali, mengalami tekanan yang sama dengan luas penampang yang sama. Yang dua kali lebih panjang akan memiliki dua kali lipat deformasi, tetapi mereka akan memiliki regangan yang sama.
Bagaimana Saya Dapat Menggunakan Informasi Ini?
Sebagai contoh, perhatikan batang tarik. Misalkan Anda harus meminimalkan deformasi aksial. Maka Anda akan memilih bahan dengan modulus tarik tinggi sehingga tegangan memiliki efek yang lebih sedikit pada regangan, dan dengan demikian lebih sedikit berpengaruh pada deformasi.
Sekarang anggaplah sebaliknya Anda memiliki keluarga batang tarik semua terbuat dari bahan yang sama. Jika masing-masing tidak boleh merusak lebih dari 1 mm, maka batang yang lebih panjang harus memiliki luas penampang yang lebih besar untuk mengganti "kendur" tambahan dari panjang tambahannya.
Bagaimana Dengan Deformasi Plastik?
Tiga pertanyaan di atas hanya berlaku di rezim elastis. Dalam rejim plastik, volume praktis dikonservasi dalam sebagian besar material, yang berarti bahwa setiap perpanjangan sesaat spesimen tarik harus menyebabkan pengurangan area sesaat sehingga volume yang diperoleh dengan menambah panjang sama dengan volume yang hilang dengan mengurangi penampang melintang. daerah.
Namun, ada ketidakstabilan yang melekat pada deformasi plastik tarik yang disebut necking, yang Anda catat. Yaitu, jika satu segmen panjang spesimen sedikit lebih sempit dari sisa spesimen, tekanan akan terkonsentrasi pada daerah sempit dan akan mencapai batas elastis sedikit sebelum sisa spesimen. Deformasi plastis akan dimulai pada bagian yang sedikit lebih sempit, yang menyebabkan penurunan luas area yang lebih besar daripada spesimen lainnya, yang selanjutnya memusatkan tekanan, yang menyebabkan deformasi lebih jauh dan lebih besar. Spesimen akan cenderung gagal dimanapun tersempit, dan akan melakukan hal yang tidak stabil pada spesimen potongan melintang yang konstan. Artinya, tidak mungkin untuk memprediksi di mana kegagalan akan terjadi tanpa sengaja membekukan spesimen.
Waspadalah! Leher tidak harus diproses dengan cara yang sama pada polimer. Dalam polimer, ikatan dikaitkan dengan penyelarasan rantai polimer, yang secara lokal memperkuat bahan sehingga mencegah deformasi lebih lanjut di sana, tidak seperti logam. Sebagai gantinya, daerah tetangga mulai membuat leher mereka menguat, dan seterusnya, sampai seluruh spesimen menjadi sejajar.
