Elastische versus plastische vervorming
Vervorming is het effect van verandering in de vorm van een fysiek object wanneer een externe kracht op het oppervlak wordt uitgeoefend. De krachten kunnen als normaal, tangentieel of als koppel op het oppervlak worden uitgeoefend. Als een lichaam niet van vorm verandert, zelfs niet als gevolg van externe krachten, wordt het object gedefinieerd als een perfect solide object. Perfect vaste lichamen zijn niet aanwezig in de natuur; elk object heeft zijn eigen vervormingen. In dit artikel gaan we bespreken wat elastische vervorming en plastische vervorming zijn, hoe ze in de natuur voorkomen en wat hun toepassingen zijn.
Elastische vervorming
Wanneer een externe spanning wordt uitgeoefend op een vast lichaam, heeft het lichaam de neiging zichzelf uit elkaar te trekken. Hierdoor wordt de afstand tussen de atomen in het rooster groter. Elk atoom probeert zijn buur zo dichtbij mogelijk te trekken. Dit veroorzaakt een kracht die de vervorming probeert te weerstaan. Deze kracht staat bekend als spanning. Als een grafiek van spanning versus rek wordt uitgezet, zou de grafiek lineair zijn voor sommige lagere waarden van rek. Dit lineaire gebied is de zone waarin het object elastisch wordt vervormd. Elastische vervorming is altijd omkeerbaar. Het wordt berekend met behulp van de wet van Hooke. De wet van Hooke stelt dat voor het elastische bereik van het materiaal de uitgeoefende spanning gelijk is aan het product van de Young's modulus en de rek van het materiaal. De elastische vervorming van een vaste stof is een omkeerbaar proces, wanneer de uitgeoefende spanning wordt verwijderd, keert de vaste stof terug naar zijn oorspronkelijke staat.
Plastic vervorming
Als de grafiek van spanning versus rek lineair is, wordt gezegd dat het systeem zich in de elastische toestand bevindt. Wanneer de spanning echter hoog is, maakt de plot een kleine sprong op de assen. Dit is de limiet waarbij het plastische vervorming wordt. Deze limiet staat bekend als de vloeigrens van het materiaal. Plastische vervorming treedt meestal op als gevolg van het verschuiven van twee lagen van de vaste stof. Dit glijdende proces is niet omkeerbaar. De plastische vervorming staat soms bekend als onomkeerbare vervorming, maar sommige vormen van plastische vervorming zijn eigenlijk omkeerbaar. Na de sprong van de vloeigrens wordt de spanning versus rekgrafiek een vloeiende curve met een piek. De piek van deze curve staat bekend als de ultieme sterkte. Na de uiteindelijke sterkte begint het materiaal te “nek” waardoor er oneffenheden in de dichtheid over de lengte ontstaan. Dit maakt gebieden met een zeer lage dichtheid in het materiaal gemakkelijk breekbaar. Plastische vervorming wordt gebruikt bij het harden van metaal om de atomen grondig te verpakken.
Wat is het verschil tussen elastische vervorming en plastische vervorming?
– Het belangrijkste verschil tussen elastische vervorming en plastische vervorming is dat elastische vervorming altijd omkeerbaar is en dat plastische vervorming onomkeerbaar is, behalve in enkele zeer zeldzame gevallen.
– Bij elastische vervorming blijven de bindingen tussen moleculen of atomen intact, maar veranderen alleen hun lengte; Plastische vervormingsverschijnselen, zoals plaatschuiven, treden op als gevolg van de totale splitsing van de bindingen.
– Elastische vervorming heeft een lineaire relatie met spanning, terwijl plastische vervorming een gebogen relatie heeft met een piek.
