Prawo Hooke'a określa zależność liniowo-sprężystą między naprężeniem a odkształceniem.

Stal zachowuje się bardzo podobnie do materiału liniowo-sprężystego, ściśle przestrzegając Prawa Hooke'a. Jednak wykazuje zachowania nieelastyczne, takie jak relaksacja. Relaksacja to zachowanie, w którym członek poddany ciągłemu odkształceniu wykazuje zmienny (i redukujący) stres w czasie.

Moje pytanie brzmi: czy relaksacja jest plastyczna? Gdyby zrelaksowany członek został zwolniony, jak by się zachował? Czy podążyłby ścieżką określoną przez moduł sprężystości? Jeśli tak jest, to zakończy się deformacją plastyczną, nie? W końcu, gdy jest zestresowany, członek osiągnie . Po relaksacji osiągnie ( σ 2 , ϵ 1 ) . Po uwolnieniu musiałby osiągnąć σ = 0 , co oznacza, że ϵ = ϵ 1 - σ $\left(\sigma_1, \epsilon_1\right)$$\left(\sigma_2, \epsilon_1\right)$$\sigma =0$ a ponieważσ2<σ1, oznacza to niezerowąϵ.$\epsilon = \epsilon_1 - \dfrac{\sigma_2}{E}$$\sigma_2 <\sigma_1$$\epsilon$

Czy jest jakieś inne zachowanie? Czy moduł sprężystości zmienia się, aby umożliwić powrót bez deformacji plastycznych?

Krótko mówiąc, tak, relaksację należy prawdopodobnie uznać za odkształcenie plastyczne, ponieważ odkształcenie plastyczne definiuje się jako odkształcenie nieodzyskiwalne po usunięciu przyłożonych naprężeń.

Wyjaśnienie definicji

$\varepsilon_{0}$$\varepsilon_{0}$

$|\varepsilon_{1}|<|\varepsilon_{0}|$$|\varepsilon_{0}-\varepsilon_{1}|>0$

Wyjaśnienie termodynamiczne i kinetyczne

Jeśli wyjaśnienie definicyjne jest niewystarczające, możemy na to spojrzeć również z termodynamicznego i kinetycznego punktu widzenia. Załóżmy, że na razie stal jest pojedynczym kryształem czystego żelaza. Naprężenie elastyczne magazynuje energię w sieci krystalicznej. Ponieważ energia jest wyższa niż jej stan spoczynkowy, dostępna jest energia swobodna do pracy, a zatem siła napędowa dla reorganizacji atomów w sieci krystalicznej. Istnieją również wady punktowe w sieci w postaci wolnych miejsc lub brakujących atomów. Losowe fluktuacje powodują, że sąsiednie atomy wypełniają wolne miejsca, co powoduje, że wolne miejsca poruszają się po sieci. Wolne miejsca pracy umożliwiają reorganizację atomów.

Należy zauważyć, że jeśli odkształcenie nie jest izotropowe (tj. Nie jest czysto hydrostatyczne), to pole odkształcenia sieci powoduje, że wolne miejsca są nieco większe w kierunkach rozciąganie-rozciąganie niż w kierunkach ściskanie-rozciąganie. W rezultacie bariera energetyczna dla ruchu w kierunkach rozciągania będzie niższa niż w kierunkach ściskania. Pomyśl o atomach wyciskanych spomiędzy sąsiadów w kierunku ściskania wzdłuż kierunków rozciągania. Będzie zatem przepływ netto atomów w krysztale, z atomami mającymi tendencję do przemieszczania się z kierunków wysokiego ściskania do kierunków wysokiego napięcia. Ogólnym, długoterminowym efektem jest rozciągnięcie kryształu w kierunkach naprężenia i skrócenie kryształu w kierunkach ściskania, powodując nieodwracalne odkształcenie. Te same efekty występują w przypadku wielu ziaren, z tym wyjątkiem, że mechanika komplikuje obecność granic ziaren i różnych orientacji kryształów. Te same efekty występują również w obecności atomów śródmiąższowych, takich jak węgiel, i prawdopodobnie mają znikomy wpływ na ruch pustki, ponieważ nie przeszkadzają (choć nie jestem w 100% pewien tej części, patrz uwaga poniżej).

Powyższe jest najbardziej prawdopodobną teorią opartą na teoriach przepływu pustki i migracji granicy ziarna z powodu naprężeń termicznych (np. Pełzanie i wzrost ziarna) oraz z ruchu przemieszczenia, które zaobserwowano bezpośrednio. Opisane zachowanie relaksacyjne nie zostało jednak zaobserwowane bezpośrednio według mojej najlepszej wiedzy (tj. Za pomocą tunelowego mikroskopu elektronowego).

Uwaga

* Atomy śródmiąższowe będą miały niższą energię w miejscach śródmiąższowych wyrównanych z kierunkami rozciągania, ponieważ te miejsca mają nieznacznie zwiększoną objętość. Jest to związane z odkształceniem nieelastycznym i tworzeniem martenzytu, ale może, ale nie musi, wpływać na relaksację. Warto jednak zauważyć, że odkształcenie czysto osiowe może indukować właściwości anizotropowe stali.