인성

Toughness
이 기사는 물리적인 물체의 인성에 관한 것이다.그래프 이론의 수학적 개념은 그래프 인성을 참조하십시오.
응력-변형 곡선 아래 영역에 의해 정의된 인성

재료 과학 및 야금학에서 인성( energy性)은 에너지를 흡수하고 분해 [1]없이 소성 변형하는 재료의 능력입니다.인성은 재료가 파열에 대항하는 강도이다.재료 인성의 한 가지 정의는 재료가 파열되기 전에 흡수할 수 있는 단위 부피당 에너지의 양입니다.이 인성 측정은 결함이 [2]있는 재료의 하중 지지 능력을 설명하는 파단 인성에 사용되는 것과 다릅니다.또한 응력이 가해졌을 때 재료의 파손에 대한 저항으로도 정의됩니다.

인성은 힘과 [1]연성의 균형을 필요로 한다.

견고성과 강도

인성은 응력-변형 곡선 아래의 영역과 관련이 있다.질기기 위해서는 재료가 튼튼하고 연성이 있어야 한다.예를 들어, 강하지만 연성이 제한된 부서지기 쉬운 재료(예: 세라믹)는 질기지 않습니다. 반대로 강도가 낮은 매우 연성 재료도 질기지 않습니다.질기려면 재료는 높은 응력과 높은 변형률 모두를 견뎌야 합니다.일반적으로 강도는 재료가 어느 정도의 힘을 지지할 수 있는지를 나타내며, 인성은 재료가 파열되기 전에 흡수할 수 있는 에너지의 양을 나타냅니다.

수학적 정의

인성은 응력-변형 [1]곡선을 적분하여 결정할 수 있다.파단 전 단위 부피당 기계적 변형 에너지입니다.명확한 수학적 설명은 다음과 같습니다.[3]

어디에

  • \_{}}은 변형입니다.
  • \f}는 장애에 대한 부담입니다.
  • (\\display는 스트레스입니다)

또 다른 정의는 고장 지점까지 기계적 에너지를 흡수하는 능력입니다.응력-변형 곡선 아래의 영역을 인성이라고 합니다.

항복점까지의 적분 상한을 제한하면 단위 부피당 흡수되는 에너지를 탄성률이라고 한다.수학적으로 탄성계수는 항복응력 제곱을 영 탄성계수의 2배로 나눈 곱으로 나타낼 수 있다.그것은,

탄성 계수 =항복2 응력/2(영률)

인성 테스트

재료의 인성은 해당 재료의 작은 표본을 사용하여 측정할 수 있습니다.일반적인 시험기는 정의된 단면의 절단된 표본을 변형시키기 위해 진자를 사용한다.추가 떨어진 높이에서 시료를 변형한 후 상승한 높이에서 추의 무게를 곱한 값은 시료가 진자와 충돌했을 때 변형되었을 때 시료가 흡수하는 에너지의 측정값이다.Charpy 및 Izod 노치 충격 강도 테스트는 인성 결정에 사용되는 일반적인 ASTM 테스트입니다.

인성 단위

인장 인성(또는 변형 에너지, UT)은 SI 시스템의 경우 입방미터당 줄(J−3·m) 단위, 미국 관습 단위의 경우 입방인치당 인치 파운드 힘(in·lbf·in−3) 단위로 측정된다.
1.00 N·m−3 0 0.000145 in·lbf·in−3 및 1.00 in·lbf·in−3 6 6.89 kN·m−3.

SI 시스템에서 [4]인장 인성 단위는 다음과 같이 인장 인성 값을 제공하는 응력-변형(θ–θ) 곡선 아래의 영역을 사용하여 쉽게 계산할 수 있습니다.

UT = 응력 - 응력 - 응력 - 응력 - 응력 - 응력 곡선 아래의 면적 = × × ε
UT [=] P/A × δL/L = (N·m−2) · (무단위)
UT [=] N·m·m−3
UT [=] J·m−3

「 」를 참조해 주세요.

레퍼런스

  1. ^ a b c "Toughness", NDT Education Resource Center, Brian Larson 편집자, 2001-2011, 아이오와 주립대학교 NDT Education 콜라보레이션
  2. ^ Askeland, Donald R. (January 2015). The science and engineering of materials. Wright, Wendelin J. (Seventh ed.). Boston, MA. p. 208. ISBN 978-1-305-07676-1. OCLC 903959750.
  3. ^ Soboyejo, W. O. (2003). "12.3 Toughness and Fracture Process Zone". Mechanical properties of engineered materials. Marcel Dekker. ISBN 0-8247-8900-8. OCLC 300921090.
  4. ^ O.Balkan and H.Demirer (2010). "Polym. Compos". Polymer Composites. 31: 1285. ISSN 1548-0569.