الفرق بين القوة وصبدة المواد
قوة
القوة هي الإجهاد الذي يمكن للمعادن غير المتساقطة أن يتحمله قبل أن يتشوه أو يكسر تحت حمولة واحدة مطبق. إنه مقياس لقدرة المادة على مقاومة الكسر عند تعرضه لقوات الشد.
صلابة
الصلابة هي كمية الطاقة المطلوبة قبل كسر المواد المتشققة. كلما كانت المادة أكثر صرامة ، كلما زاد عدد الطاقة اللازمة للتسبب في انتشار الكراك. بالنسبة لسبائك معين ، فإن صلابة الكسر السفلي تعني ليونة أقل. على سبيل المثال ، يعاني الزجاج من صلابة منخفض للغاية وبالتالي فهو هش للغاية.
تأثير الحمل على الكسر
بالنسبة إلى مكون ذو صدع بطول معين ، مع انخفاض صلابة الكسر ، فإن قدرة المكون على تحمل الحمل قبل الانخفاض. على العكس ، بالنسبة لحمل معين ، مع زيادة صلابة الكسر ، فإن المكون قادر على تحمل الشقوق الطويلة دون كسر. كما هو مبين في الشكل أدناه ، بالنسبة لأي سبيكة معينة ، مع زيادة قوة الشد ، تنخفض صلابةها. لذلك ، عندما تكون كل من الصلابة العالية والقوة العالية مطلوبة ، يكون من الضروري عادةً التبديل إلى سبيكة أخرى تلبي كلا المتطلبات.
النظر في القوة والصلابة في اختيار المواد
غالبًا ما يميل المصممون إلى استخدام المواد بأعلى قوة ممكنة لتمكينها من تقليل مساحة المقطع العرضي للمكون. ومع ذلك ، فإن هذا يمكن أن يؤدي عن غير قصد إلى استخدام المواد التي ليست قاسية بما يكفي لتحمل الكسر إذا كانت التشققات الصغيرة تتشكل أثناء التصنيع أو أثناء الاستخدام. الإجهاد التعب هو أحد أسباب تكوين الكراك.
من المتوقع عادة تشكيل الكراك في المكونات المعرضة لظروف التعب. في هذه الحالات ، يجب أن يُعرف صلابة الكسر لتحديد المدة التي يمكن استخدام المكون قبل أن تنتشر الصدع إلى النقطة التي لا يمكن أن يدعم فيها المقطع العرضي بالكامل الحمل وفواصل المكون. وهذا ينطبق على مكونات الطيران وأوعية الضغط ، مثل الغلايات.
بالنسبة للمكونات الهيكلية المعرضة لظروف التعب ، يجب على المصممين التركيز على كل من القوة والصلابة. يجب أن تكون القوة كبيرة بما يكفي للسماح للمواد بتحمل الحمل المطبق دون تشوه. يجب أن تكون الصلابة كافية للسماح للمعادن بتحمل تشكيل تشققات التعب دون فشل كارثي.
