تغییر شکل الاستیک و پلاستیک

نمودار تنش و کرنش

وابسته به نوع ماده، اندازه و هندسه جسم مورد نظر و باری که به آن اعمال می شود، انواع تغییر شکل ها برای جسم ممکن است رخ دهد. شکل زیر که نمودار تنش-کرنش یک ماده انعطاف پذیر تحت نیروی کششی را نشان می دهد، بیانگر مودهای تغییر شکل جسم (تغییر شکل الاستیک و پلاستیک) در بارگذاری های متفاوت است.

تغییر شکل الاستیک

این نوع تغییر شکل، برگشت پذیر است. به این معنا که با حذف بارگذاری، ماده به شکل اولیه خود بازمی گردد. موادی مانند الاستومرها و فلزات حافظه دار مانند نیتینول بازه های تغییر شکل الاستیک بزرگی دارند. البته در این مواد تغییر شکل الاستیک غیر خطی است.اما در فلزات رایج، سرامیک ها و اغلب کریستال ها که تغییر شکل الاستیک خطی دارند بازه تغییر شکل الاستیک کوچکتر است. تغییر شکل الاستیک خطی با قانون هوک توصیف می شود:

σ تنش اعمال شده، E ثابت ماده که مدول یانگ یا مدول الاستیک نامیده می شود و e کرنش ایجاد شده در ماده است. البته این قانون برای موادی که حالت تغییر شکل الاستیک غیرخطی دارند برقرار نیست.حالت الاستیک خطی ماده تا زمانی که تنش اعمال شده به آن به تنش تسلیم (yield stress) برسد، ادامه دارد.

تغییر شکل پلاستیک

این نوع تغییر شکل برخلاف تغییر شکل الاستیک برگشت ناپذیر است. ماده پیش از اینکه تحت تغییر شکل پلاستیک قرار بگیرد، تغییر شکل الاستیک را تجربه می کند. بنابر این پس از باربرداری بخشی از ماده که دچار تغییر شکل پلاستیک شده است به شکل اولیه خود بازنمی گردد اما بخشی که هنوز فاز پلاستیک را تجربه نکرده به شکل اولیه خود باز می گردد.

طبق دیاگرام تنش-کرنش تحت بارگذاری کششی ناحیه پلاستیک با دو بخش کرنش سختی (strain hardening) و گردن دهی (necking) شناخته می شود.

در ناحیه کرنش سختی ماده در اثر جابجایی های اتمی قوی تر می شود. نام گذاری ناحیه گردن دهی به این نام به این دلیل است که پس از رد شدن تنش از استحکام نهایی ماده، سطح مقطع جسم کاهش می یابد و به اصطلاح گردن می دهد. در طول این ناحیه ماده نمی تواند مقاومت زیادی در برابر تنش اعمال شده نشان دهد و کرنش در نمونه مورد نظر به شدت افزایش می یابد. تغییر شکل پلاستیک با شکست ماده به پایان می رسد.