پارامتر های مورد استفاده برای توصیف منحنی تنش – کرنش یک فلز استحکام کششی ، استحکام تسلیم یا نقطه تسلیم ، استحکام کششی نهایی ، درصد ازدیاد طول و کاهش سطح مقطع هستند . سه پارامتر اول ، پارامتر های استحکام هستند و دو پارامتر آخر انعطاف پذیری را نشان می دهد . منحنی زیر شکل عمومی منحنی تنش مهندسی – کرنش را تا بارگذای کامل یک نمونه از بار اولیه تا شکست را نشان می دهد . این منحنی ، یک منحنی کامل است . غالبا منحنی های مهندسی پس از نقطه تسلیم 0/2% قطع می شوند .

قسمت خطی منحنی ها

از مبدا O ، قسمت مستقیم الخط اولیه ، ناحیه کشسان است که در آن تنش نسبت به کرنش تناسب خطی دارد.

نقطه ای که در آن منحنی از تناسب خطی منحرف می شود ، A ، حد تناسب نامیده می شود.

ضریب کشسانی ، E، ضریب یانگ نیز نامیده می شود و ضریب کشسانی ، اندازه سفتی ماده است . هر چه این ضریب بزرگتر باشد، شیب بیشتر و کرنش کشسنی ناشی از اعمال یک تنش معین کوچک تر خواهد بود . این پارامتر به خاطر نیاز به آن برای محاسبه تغییر شکل تیرها و عضو سازه ای ، بسیار مهم است .

قابلیت جهندگی ، توانایی ماده در جذب انرژی در موقع تغییر کشسان و برگشتن به حالت اول بعد از برداشتن بار است . این خاصیت بوسیله ضریب جهندگی اندازه گیری می شود و انرژی کرنش بر واحد حجم ، U0 ، است که برای تنش به ماده از تنش صفر تا تنش تسلیم ، Sx است . انرژی کرنشی در واحد حجم برای هر نقطه روی خط ، مساحت زیر منحنی است :

قسمت غیرخطی منحنی تسلیم

حد کشسانی حداکثر تنشی است که می توان بدون تغییر شکل دائمی به نمونه وارد کرد .

تنشی که در آن تغییر شکل مومسان یا تسلیم شروع می شود به حساسیت اندازه گیری های کرنش بستگی دارد . در اکثر مواد ، عبور از رفتار کشسانی به رفتار مومسان به تدریج اتفاق می افند و تعیین دقیق نقطه ای که تغییر شکل مومسان در آن اتفاق می افتد ، مشکل است . در آزمایش های مواد با بارگذاری تک محوری از سه معیار برای شروع تسلیم استفاده می شود . حد کشسانی ، حد تناسب و استحکام تسلیم .

حد کشسانی ، نقطه B شکل 1 ، بزرگترین تنشی است که ماده می تواند در مقابل آن مقاومت کند ، بدون آنکه بعد از حذف بار کرنش دائمی قابل اندازه گیری در آن باقی بماند . با افزایش حساسیت اندازه گیری کرنش ، مقدار حد کشسانی کاهش می یابد تا به مقدار حد کشسانی واقعی بدست آمده د راندازه گیری های میکروکرنش برسد .

استحکام تسلیم YS نشان داده شده در شکل 1 تنش لازم برای تنش – کنش در یک کرنش ایجاد یک مقدار معین کوچکتر از تغییر شکل مومسان می باشد . تعریف معمول این خاصیت ، استحکام تسلیم به روس انحراف است و از تنش متناظر با تقاطع منحنی انحراف تنش – کرنش در یک کرنش خاص به وجود م یآید . این انحراف معمولا در کرنش %0/2 یا % 0.1 می باشد .

تعیین استحکام به روش انحراف برای مثال:

نیازمند نمونه ایست که تا استحکام تسلیم انحرافی %0/2 خود بارگذاری شده و سپس باربرداری شود. در استاندارد ایزو به استحکام تسلیم انحرافی ، تنش گواه گفته می شود .Rp0.2,Rp0.1)) . بعضی از مواد در منحنی تنش – کرنش خود دارای قسمت خطی نیستند . برای مثال مس نرم یا چدن خاکستری.برای این مواد روش معمول مقدار تنش به ازای کرنش کلی معینی e=0.005تعریف می کنیم .

مواد دارای پدیده تسلیم بالایی :

اغلب فلزات ، به ویژه فولاد کم کربن تابکاری شده نوعی رفتار موضعی ناهمگن در عبور از تغییر شکل کشسانی به تغییر شکل مومسان دارندکه در منحنی تنش- کرنش ، نقطه تسلم ایجاد می کند. فلزات دارای یک نقطه تسلیم به جای یک رفتار تدریجی یک منحنی جریانی یا نمودار بار- افزایش طول مشابه با شکل 4 تولید می کند . بار با افزایش کرنش کشسانی ، به طور یکنواخت افزایش می یابد و ناگهان افت می کند و حول یک مقدار تقریبا ثابت بار نوسات میکند و سپس با کرنش بیشتر افزایش پیدا می کند .

مواد دارای یک نقطه تسلیم بالا ، ReH,ReL بر حسب واحد های= 1MPa 1N/mm2تعیین می شود .

رفتار نقطه تسلیم فولاد کم کربن به طور نمونه در شکل زیر نشان داده شده است .شیب قسمت خطی اولیه منحنی تنش – کرنش که با E نشان داده شده است ، ضریب کشسانی می باشد. باری که در ان افت ناگهانی روی می دهد ، نقطه تسلیم بالا نامیده می شود . بار ثابت نقطه تسلیم پایین است و افزایش طولی که در بار ثابت اتفاق می افتد ، افزایش طول نقطه تسلیم است . در نقطه تسلیم بالا ، نوار مجزایی از فلز تغییر شکل یافته که غالبا به سادگی دیده می شود ، در نقاط تمرکز تنش مانند یک شعاع راکورد ظاهر می شود . در موارد خاص ، چند نوار در چند نقطه تمرکز تنش صورت می گیرد . این نوار ها معمولا نسبت به محور کشش زاویه 45 درجه دارند و به آنها نوارهای Ludres یا کرنش های کشنده گفته می شود .

قسمت غیر خطی تغییر شکل پیوسته

استحکام کششی ، یا استحکام کششی نهایی ، SU عبارتست از تقسیم حداکثر بار بر مساحت مقطع عرضی اولیه .SU=Pmax/A0

مقدار استحکام کششی غالبا از نتایج آزمون کشش بدست می آید . در فلزات انعطاف پذیر ، استحکام کششی باید به عنوان معیار حداکثر باری باشد که یک فلز می تواند تحت شرایط بسیار محدود بارگذاری تک محوری در برابر آن مقاومت نماید . در حال حاض طراحی استاتیکی فلزات انعطاف پذیر بر اساس استکام تسلسم انجام می گیرد .

معیار های انعطاف پذیری:

در حال حاضر انعطاف پذیری یک خاصیت کیفی مواد محسوب می شود . به طور کلی ، اندازه گیری انعطاف پذیری در سه حالت صورت می پذیرد :

1- تعیین قابلیت تغییر شکل فلز بدون ایجاد شکست در فلز کاری مانند نورد و حدیده کاری

2- تعیین قابلیت فلز برای جریان مومسان قبل از شکست . انعطاف پذیری بالا نشان می دهد که فلز بدون شکست تغییر شکل موضعی می دهد و طراح در محاسبه تنش یا پیش بینی بارها این وضعیت را در نظر می گیرد .

3- به عنوان شاخصی برای تغییرات سطح ناخالصی یا شرایط فرآیند به کار می رود . با اندازه گیری انعطاف پذیری می توان کیفیت ماده را ارزیابی نمود ، اگر چه رابطه مستقیمی میان انعطاف پذیری و کارایی وجود ندارد

به طور کلی انعطاف پذیری از اندازه گیری کرنش مهندسی در شکست ، ef ، (افزایش طول) و کاهش سطح مقطع در شکست ، q در آزمون کشش بدست می اید . معمولا افزایش طول و کاهش سطح مقطع به صورت درصد بیان می شوند. هر دوی این خواص بعد از شکست و با کنار هم گذشت تکه های نمونه و اندازه گیری طول نهایی Lf و سطح مقطع نهایی نمونه Afبدست می آیند :

تنش واقعی ، δ طبق رابطه زیر بر حسب تنش مهندسی ، S ، بیان می شود :

کرنش واقعی ، ε ، را از کرنش مهندسی یا کرنش معمولی ، e ، می توان بدست آورد :

از تقسیم تغییر لحظه ای طول(dl) ، بر طول l ، کرنش واقعی بدست می آید :

نمونه های کشش در شکل و اندازه های مختلفی ساخته می شوند . به عنوان مثال مقطع نمونه ها می تواند گرد ، مربع یا مستطیل باشد .

الف) نمونه گرد با انتهای صاف برای آزمون کشش

ب) نمونه آزمون کشش با انتهای رزوه شده

ج) نمونه مستطیلی با انتهای صاف برای آزمون کشش

د) نمونه جوش خورده شده برای آزمون کشش

انواع شکست ها را بر اساس دسته بندی ارائه شده در شکل زیر می توان توصیف کرد :

سطح مقطع تخت(Flat) مربوط به شکست ترد و سطح مقطع های فنجان – مخروطی (cup – cone) ، ستاره ای (star) و نامنظم (irregular) مربوط به شکست نرم می باشد

نمونخ دستگاه کشش

آماده سازی نمونه های تست کشش:

آماده سازی صحیح و دقیق نمونه یکی از عوامل بسیار مهم در انجام تست می باشد. نمونه‌ها برای این آزمون به شکلی آماده سازی می‌شوند که شکست ماده در نقطه‌ی مشخصی در طول گیج نمونه ست کشش رخ دهد.

استانداردهای مختلفی برای آماده سازی نمونه های تست کشش و ابعاد آن ها موجود است که برخی از آن‌ها عبارتنداز:

ASTM E8/E8M

ASTM A370

DIN EN ISO 6892-1

DIN 50125

ISO 898-1 نمونه‌های تست کشش به صورت تخت، گرد و در ابعاد مختلفی قابل آماده سازی هستند. بسته به جنس ماده و شرایط ابعادی نمونه قطعه یکی از استانداردهای تهیه نمونه مورد استفاده قرار می‌گیرد. دراین استاندارد ها نقشه و ابعاد کامل نمونه را به صورت قبل از آماده سازی و بعد از آماده سازی نشان می دهد که باتوجه به ابعاد نمونه میتوان نقشه مورد نظر را استفاده کرد.

 نمونه کششی، یک نمونه با سطح مقطع استاندارد است که دو بازو و یک گیج (مقطع) در میانه دارد. بازوها بزرگ بوده تا بتوانند به راحتی و به صورت محکم توسط گیره‌ها گرفته شوند، در حالیکه که بخش گیج سطح مقطع کمتری دارد به‌طوری‌که تغییر شکل و شکست در این ناحیه رخ می‌دهد. نیرو از طریق گیره نمونه آزمایش، از ماشین آزمایش به ماده منتقل می‌شود. گیره‌های نمونه آزمایش انواع متفاوت دارند؛ ساده‌ترین آن‌ها گیره گوه ای شکل است. گیره‌های گوه ای برای گرفتن هر دو نوع نمونه آزمایش: تخت و گرد، مناسب هستند. آماده‌سازی برای انتهای نمونه‌های آزمایش با گیره ای گوه ای لازم نیست، تنها هنگام نصب نمونه‌های تخت دقت در هم راستا کردن آن‌ها ضروری است و زمان استفاده برای نمونه های سخت امکان لغزیدن نمونه وجود دارد به همین دلیل برای نمونه های سخت قابل استفاده نمی باشد. نمونه های پیچ و مهره، میلگرد های آجدار، سیم بکسل، زنجیر و.... گیره های مخصوص به خود را دارند.