Elastische versus plastic 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 worden uitgeoefend als normaal, tangentiaal of draaimoment op het oppervlak. Als een lichaam zijn vorm niet verandert, zelfs niet een klein beetje als gevolg van externe krachten, wordt het object gedefinieerd als een perfect solide object. Perfecte 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 massief lichaam, heeft het de neiging zichzelf uit elkaar te trekken. Hierdoor wordt de afstand tussen atomen in het rooster groter. Elk atoom probeert zijn buur zo dicht mogelijk te trekken. Dit veroorzaakt een kracht die de vervorming probeert te weerstaan. Deze kracht staat bekend als stam. Als een grafiek van spanning versus rek wordt uitgezet, zou de plot 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 aan de hand van de wet van Hooke. De wet van Hooke stelt dat voor het elastische bereik van het materiaal de toegepaste spanning gelijk is aan het product van de Young-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
Wanneer 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, passeert de plot een kleine sprong op de assen. Dit is de limiet waarop 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 wordt ook wel onomkeerbare vervorming genoemd, maar sommige vormen van plastische vervorming zijn eigenlijk omkeerbaar. Na de sprong van de vloeigrens wordt de spanning versus rek-grafiek een vloeiende curve met een piek. De top van deze curve staat bekend als de ultieme sterkte. Na de ultieme sterkte begint het materiaal te “nek” waardoor oneffenheden van de dichtheid over de lengte ontstaan. Dit maakt delen van het materiaal met een zeer lage dichtheid waardoor het gemakkelijk breekbaar is. Plastische vervorming wordt gebruikt bij het harden van metaal om de atomen grondig in te pakken.
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 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; Verschijnselen van plastische vervorming, zoals het verschuiven van platen, treden op als gevolg van de totale splitsing van de verbindingen.
- Elastische vervorming houdt een lineair verband met spanning, terwijl plastische vervorming een gebogen relatie heeft met een piek.
