Spanning
De op een materiaal uitgeoefende spanning is de kracht per oppervlakte-eenheid die op het materiaal wordt uitgeoefend. De maximale spanning die een materiaal kan verdragen voordat het breekt, wordt de breekspanning of de trekspanning genoemd.
Trekspanning betekent dat het materiaal onder spanning staat. De krachten die erop werken proberen het materiaal uit te rekken. Samendruk is wanneer de krachten die op een voorwerp werken, proberen het te pletten.
De onderstaande vergelijking wordt gebruikt om de spanning te berekenen.
spanning = spanning gemeten in Nm-2 of pascal (Pa)
F = kracht in newton (N)
A = dwarsdoorsnede in m2
Spanning = druk gemeten in Nm-2 of pascal (Pa)
F = kracht in newton (N)
A = dwarsdoorsnede in m2Spanning = druk gemeten in Nm-2 of pascal (Pa).oppervlakte in m2
Trek
De verhouding tussen de verlenging en de oorspronkelijke lengte wordt rek genoemd. Deze rek heeft geen eenheden, omdat het een verhouding is tussen twee lengtes, gemeten in meters.
rek = rek het heeft geen eenheden
DL = uitrekking gemeten in meters
L = oorspronkelijke lengte gemeten in meters
Spanning-rekgrafiek voor een buigzaam materiaal (zoals koper)
- L = de grens van evenredigheid, Tot dit punt geldt de wet van Hooke.
- E = elasticiteitsgrens, voorbij dit punt is het materiaal permanent uitgerekt en gaat het niet meer terug naar zijn oorspronkelijke lengte. Elastisch gedrag is wanneer een materiaal terugkeert naar zijn oorspronkelijke lengte, plastisch gedrag is wanneer het uitgerekte materiaal niet meer terugkeert naar zijn oorspronkelijke lengte.
- Y = vloeipunt, voorbij dit punt geven kleine toenames in kracht veel grote toenames in lengte.
- B = breekpunt / breekspanning, op dit punt breekt het materiaal.
Spanning-rekdiagram voor een bros materiaal (zoals glas)
Elastische vervormingsenergie (energie opgeslagen in een uitgerekte draad of veer)
De energie opgeslagen in de uitgerekte draad of veer is de oppervlakte onder de kracht-rekdiagram zoals we zien in de figuur.uitrekdiagram, zoals we in onderstaande vergelijking kunnen zien.
- E = elastische vervormingsenergie in joule (J)
- F = kracht in newtons (N)
- DL = verandering in lengte in meters (m)
Rekken van rubber
Wanneer rubber wordt uitgerekt en weer losgelaten gaat energie verloren in de vorm van warmte en dit wordt hysterese genoemd. De oppervlakte tussen de twee lijnen is de verloren energie per volume-eenheid.
