Gerilim-gevşeme
eğrisi, bir örneğe gerilim (stres) uygulandığında örnekte meydana gelen ve
gevşeme (strain) olarak ifade edilen boyut değişiliği ile uygulanan gerilimin
büyüklüğü arasındaki ilişkiyi gösteren grafiksel tanımlamadır.
Böyle bir grafik
bir malzemenin elastik limit ve ultimat (nihai) tensile kuvvetini tayin etmekte
kullanılabilir.
Elastik bölgede
stress/strain oranı malzemenin katılığının (stiffness) bir ölçüsüdür ve Young
modülü veya elastisite modülü olarak bilinir.
Şekil-1: Gerilim
(stres)-gevşeme (strain) eğrileri genel tanımlama (yumuşak çelik, dökme demir,
bakır ve beton için tipik eğriler)
Katılık (stiffness), bir malzemenin deformasyonunun uygulanan yükle ilişkisini
tanımlar. Elastik modülünden (Young modülü denir) farklı bir özelliktir;
elastic modülü bir ‘malzeme’ özelliğidir, oysa stiffness bir ‘yapı’
özelliğidir. Aksiyal stiffness, elastik modülle, rotasyonal stiffness ise
rijidite modülüyle orantılı değerlerdir. Serbest uniaksial gerilme veya
sıkıştırma için (özel durum) malzemenin Young modülü, stiffness’in bir ölçüsü
olarak düşünülebilir.
Bükülgenlik (flexibility): (1) Uygulanan bir kuvvete tepki olarak bir objenin bükülme
veya deforme olabilme özelliğidir, (2) bir malzemenin elastik deforme olabilme
ve uygulanan stres giderildiğinde orijinal haline dönme yeteneğidir.
Esneklik (elastisite): Bir objenin bozucu etkiye veya strese direnmesi ve stres
kaldırıdığında orijinal boyut ve şekline dönebilme özelliğidir.
Gerilim (stres)
Gerilim, malzemenin bir düzlemindeki bir noktaya uygulanan kuvvetlerin o noktadaki şiddeti veya yoğunluğudur; kuvvet/alan olarak ifade edilir.
Gerilim, malzemenin bir düzlemindeki bir noktaya uygulanan kuvvetlerin o noktadaki şiddeti veya yoğunluğudur; kuvvet/alan olarak ifade edilir.
Stres terimi, bir objenin belli bir kesit alanına uygulanan
kuvvet açısından yükü ifade etmek için kullanılır. Yükleme perspektifinden,
stres, bir cismi deforme edebilen kuvvet veya kuvvetler sistemidir. Bir
malzemenin içindeki olgular perspektifinden, stres, uygulanan yükleri
dengeleyen ve tepki gösteren kuvvetlerin dağılımıdır. Yükleme durumuna bağlı
olarak, stres dağılımı üniform olabilir veya olmayabilir. Örneğin, saf
gerilimle yüklenmiş bir çubuk, esas itibariyle, düzgün bir çekme stres
dağılımına, bükülmeyle yüklenen bir çubuk normal eksene dikey olarak değişen
bir stres dağılımına sahip olacaktır.
Çoğu mühendislik hesaplamalarında ve malzeme özelliklerinin
belirlenmesinde stres vektör miktarı olarak gösterilir. Vektör kelimesi tipik
olarak bir ‘büyüklük’ ve ‘yön’ içeren bir miktarı belirtir. Örneğin, eksenel
yüklü bir çubuktaki stres, yalnızca çubuğun kesit alanına bölünen uygulama
kuvvetine eşittir.
Şekil-2: Gerilimin (stres)
şematik tanımı
Gevşeme (strain)
Strain, bir sistemin uygulanan bir strese tepkisidir. Bir malzeme bir kuvvetle yüklendiğinde, daha sonra bir malzemenin deforme olmasına neden olan bir stres oluşturur. Mühendislik strain, uygulanan kuvvet yönündeki deformasyonun malzemenin başlangıç uzunluğuna bölünmesiyle tanımlanır. Bu birimsiz bir sayıdır. Stres durumunda olduğu gibi, yük dağılımının niteliğine bağlı olarak, strain dağılımı karmaşık bir yapı elemanı içinde üniform olabilir veya olmayabilir.
Strain, bir sistemin uygulanan bir strese tepkisidir. Bir malzeme bir kuvvetle yüklendiğinde, daha sonra bir malzemenin deforme olmasına neden olan bir stres oluşturur. Mühendislik strain, uygulanan kuvvet yönündeki deformasyonun malzemenin başlangıç uzunluğuna bölünmesiyle tanımlanır. Bu birimsiz bir sayıdır. Stres durumunda olduğu gibi, yük dağılımının niteliğine bağlı olarak, strain dağılımı karmaşık bir yapı elemanı içinde üniform olabilir veya olmayabilir.
Stres küçükse, malzeme çok az miktarda strain gösterebilir
ve stres kaldırıldıktan sonra malzeme orijinal boyutuna geri döner. Buna
elastik deformasyon denir. Bir malzeme elastik sınırın ötesine yüklenirse, yük
kaldırıldıktan sonra malzeme deforme durumda kalır; bu plastik deformasyondur.
Şekil-3: Gevşemenin (strain)
şematik tanımı
Gerilim
Konsantrasyonu (sress concentration)
Bir eksenel yük, muntazam bir enine kesiti olan bir malzeme parçasına uygulandığında, normal stres kesit boyunca eşit olarak dağıtılır. Bununla birlikte, malzemede bir delik (veya boşluk) açılırsa, stres dağılımı artık düzgün olmaz; delikten çıkarılan malzeme artık yük taşıma kapasitesine sahip olmadığından, yük kalan malzemeye yeniden dağıtılmalıdır. Kalan kesit alanının tamamı boyunca yük eşit olarak yeniden dağıtılamaz, bunun deliğin kenarlarında en yüksek düzensiz desende olacak şekilde dağıtılacaktır. Bu fenomen, stres konsantrasyonu olarak bilinir.
Bir eksenel yük, muntazam bir enine kesiti olan bir malzeme parçasına uygulandığında, normal stres kesit boyunca eşit olarak dağıtılır. Bununla birlikte, malzemede bir delik (veya boşluk) açılırsa, stres dağılımı artık düzgün olmaz; delikten çıkarılan malzeme artık yük taşıma kapasitesine sahip olmadığından, yük kalan malzemeye yeniden dağıtılmalıdır. Kalan kesit alanının tamamı boyunca yük eşit olarak yeniden dağıtılamaz, bunun deliğin kenarlarında en yüksek düzensiz desende olacak şekilde dağıtılacaktır. Bu fenomen, stres konsantrasyonu olarak bilinir.
Şekil-4: Gerilim (stres)
konsantrasyonu
Şekil-5: Stres konsantrasyon diyagramı
