Dalam ilmu material, kekuatan dari suatu material adalah kemampuannya untuk menahan tegangan tanpa kegagalan. Kekuatan luluh mengacu pada teknik titik pada kurva tegangan-regangan (sebagai lawan sejati kurva tegangan-regangan) di luar materi yang dimulai deformasi yang tidak dapat dibalikkan pada pemuatan penghapusan. Kekuatan ultimate mengacu pada teknik titik pada kurva tegangan-regangan maksimum yang sesuai dengan stres. Tegangan dapat tarik, tekan, atau geser, torsi.
Sebuah kekuatan bahan tergantung pada mikrostruktur. Proses teknik yang terkena material dapat mengubah mikrostruktur ini. Berbagai penguatan mekanisme yang mengubah kekuatan material kerja meliputi pengerasan, penguatan larutan padat, curah hujan pengerasan dan penguatan batas butir dan dapat dikuantifikasi dan kualitatif menjelaskan. Namun, mekanisme penguatan disertai dengan peringatan bahwa beberapa sifat mekanik bahan dapat merosot dalam usaha untuk membuat materi lebih kuat. Misalnya, dalam batas butir penguatan, meskipun kekuatan luluh dimaksimalkan dengan penurunan ukuran butir, pada akhirnya, ukuran butir yang sangat kecil membuat materi rapuh. Secara umum, kekuatan luluh material adalah indikator yang memadai dari kekuatan mekanik bahan. Dipertimbangkan bersama-sama dengan fakta bahwa kekuatan luluh adalah parameter yang memprediksi deformasi plastik dalam materi, seseorang dapat membuat keputusan tentang bagaimana meningkatkan kekuatan material, tergantung pada sifat mikrostruktur dan efek akhir yang diinginkan. Kekuatan dianggap dalam hal kekuatan tekan, kekuatan tarik, dan kekuatan geser, yaitu negara-negara batas kompresi stres, tegangan tarik dan tegangan geser, masing-masing. Efek pembebanan dinamis mungkin yang paling praktis yang penting bagian dari kekuatan material, terutama masalah kelelahan. Loading ulang sering memulai rapuh retak, yang tumbuh perlahan-lahan sampai terjadi kegagalan.
Kekuatan dari serat murni pada suhu nitrogen cair, S * LN, adalah nilai-nilai kekuatan tertinggi diukur untuk komposisi tertentu. Orang mungkin mengharapkan S * LN, dengan tidak adanya kekurangan, untuk menjadi sama dengan kekuatan teoretis kaca:
Sth = S * LN
Perkiraan teoretis dari Sth belum tersedia untuk beragam komposisi, dan tidak dapat diandalkan bahkan untuk satu-komponen sederhana komposisi kaca. Sebagai contoh, perkiraan kekuatan teoretis silika sebagai padatan kristal elastis sempurna berbeda sebanyak 100%. Sejumlah model yang berbeda teoritis menghubungkan kekuatan untuk produk dari Young’s modulus dan tegangan permukaan γ. Namun, tidak jelas atau tidak tetapi apakah kekuatan intrinsik terkait langsung dengan E. Hal ini mungkin disebabkan oleh kenyataan bahwa E hanya ditentukan oleh harmonik bagian dari potensi interaksi berpasangan.
Pada kenyataannya, tekanan yang diperlukan untuk mengganggu ikatan kimia ditentukan oleh titik infleksi (yaitu, anharmonic bagian) dari interaksi berpasangan. Demikian pula, tegangan permukaan ditentukan oleh kedalaman sumur potensial, tapi mengandung sedikit informasi tentang titik infleksi. Dengan demikian, produk E dan γ tidak akan berisi informasi yang diperlukan mengenai titik infleksi potensi interaksi. Produk mungkin karena itu, tidak secara langsung berhubungan dengan kekuatan intrinsik.
Dinamika molekul (MD) simulasi telah mengungkapkan beberapa informasi mengenai mekanisme yang terlibat dalam modus kegagalan gelas silika. E.G. Soules telah menunjukkan bahwa jaringan berbentuk acak SiO4 tetrahedra (dengan kira-kira setiap tepi lain bersama-sama) melemahkan kaca kaca SiO2 kristobalit relatif terhadap struktur kristal (dengan tepat setiap tepi lain bersama-sama) dengan faktor sekitar 3. Selain itu, Simmons telah menunjukkan bahwa relaksasi struktural dan rekonstruksi permukaan keduanya memainkan peran penting di sekitar ujung retak. Namun, simulasi MD tidak perlu memberikan perkiraan yang akurat kekuatan intrinsik. Sekali lagi, ini mungkin sebagian besar disebabkan oleh ketidakpastian yang melekat dalam bagian anharmonic potensi interaksi.
Perhitungan kekuatan teoritis yang tepat memerlukan pengetahuan mengenai perilaku jangka panjang dari interaksi antar potensi, dan dengan demikian non-linear antar aspek kekuatan. Selain itu, orang perlu pengetahuan mengenai ikatan kovalen yang perlu interaksi multi-tubuh, serta pengetahuan tentang rentang antara struktur dari kaca berbentuk jaringan. Akhirnya, satu juga membutuhkan pengetahuan mengenai efek topologi gangguan pada konsentrasi tegangan, dan penggunaan suhu terbatas untuk memungkinkan perubahan-perubahan struktural dan deformasi plastik.
Sebuah materi yang dimuat dalam sebuah) kompresi, b) ketegangan, c) geser.
Uniaksial stres dinyatakan oleh di mana F adalah gaya [N] yang bekerja pada suatu daerah A [m2]. Kawasan dapat menjadi kawasan atau undeformed daerah cacat, tergantung pada apakah rekayasa stres atau stres benar digunakan.
• Compressive stres (atau kompresi) adalah negara stres yang disebabkan oleh beban yang diterapkan tindakan untuk mengurangi panjang material (kompresi anggota) di sumbu beban yang diterapkan, dengan kata lain negara stres yang disebabkan oleh bahan memeras. Sebuah kasus sederhana kompresi adalah kompresi uniaksial dipicu oleh tindakan yang berlawanan, mendorong kekuatan. Kekuatan tekan untuk bahan secara umum lebih tinggi dibandingkan dengan tegangan tarik. Namun, struktur loaded in kompresi tunduk pada mode kegagalan tambahan tergantung pada geometri, seperti tekuk Euler.
Kompresi stres adalah stres itu, bila diterapkan, bertindak terhadap pusat materi itu. Ketika material tekan terkena stres, maka bahan ini di bawah kompresi. Biasanya, tekan stres diterapkan ke bar, kolom, dll mengarah kepada mentega. Loading elemen struktural atau spesimen akan meningkatkan tekanan kompresi sampai jangkauan kekuatan kompresi.Menurut sifat-sifat material, kegagalan akan terjadi sebagai hasil untuk material dengan ulet perilaku (sebagian besar logam, beberapa tanah dan plastik) atau sebagai pecah untuk perilaku rapuh (geomaterials, cast iron, kaca, dll). Panjang, ramping elemen-elemen struktural seperti kolom atau truss bar-kenaikan kompresi gaya F menyebabkan kegagalan struktural akibat tekuk pada stres lebih rendah daripada kekuatan kompresi. Tekan stres stres unit (gaya per satuan luas), biasanya dengan negatif menunjukkan nilai-nilai untuk pemadatan. However in geotechnical engineering , compressive stress is represented with positive values. Namun dalam rekayasa geoteknik, tekan stres diwakili dengan positif nilai-nilai.
• Tensile stres adalah negara stres yang disebabkan oleh beban yang diterapkan cenderung memanjang materi dalam sumbu beban yang diterapkan, dengan kata lain stres yang disebabkan oleh bahan menarik. Struktur kekuatan yang sama luas penampang silang loaded in ketegangan tidak tergantung penampang geometri. Bahan loaded in ketegangan yang rentan terhadap stres konsentrasi seperti bahan cacat atau perubahan mendadak dalam geometri. Namun, bahan menunjukkan perilaku ulet (logam misalnya) dapat mentolerir beberapa cacat sementara bahan rapuh (seperti keramik) bisa gagal utama mereka di bawah stres.
• Tegangan geser adalah negara stres yang disebabkan oleh sepasang menentang gaya yang bekerja sepanjang garis-garis sejajar tindakan melalui materi, dengan kata lain stres yang disebabkan oleh wajah-wajah geser material relatif terhadap satu sama lain. Contohnya adalah memotong kertas dengan gunting.
• Yield terendah kekuatan adalah stres yang memberikan deformasi permanen dalam suatu material. Dalam beberapa bahan, seperti aluminium paduan, titik menyerah sulit didefinisikan, sehingga biasanya diberikan sebagai tegangan yang diperlukan untuk menimbulkan ketegangan 0,2% plastik. Hal ini disebut 0,2% bukti stres.
• Kekuatan Compressive batas kompresi keadaan stres yang mengarah ke kompresi kegagalan dalam cara ulet kegagalan (hasil teoritis tak terbatas) atau dalam cara kegagalan getas (pecah sebagai hasil perambatan retak, atau meluncur sepanjang pesawat yang lemah – lihat kekuatan geser).
• Tensile strength atau kekuatan tarik utama adalah keadaan batas tegangan tarik tarik yang mengarah pada kegagalan dalam cara ulet kegagalan (hasil sebagai tahap pertama gagal, beberapa pengerasan pada tahap kedua dan istirahat setelah mungkin “leher” formasi) atau dalam cara kegagalan getas (tiba-tiba pecah dalam dua atau lebih potongan dengan keadaan stres yang rendah). Kekuatan tarik dapat diberikan baik sebagai teknik benar stres atau stres.
• Kelelahan kekuatan adalah ukuran kekuatan suatu material atau komponen di bawah beban siklik, dan biasanya lebih sulit untuk menilai daripada ukuran kekuatan statis. Kekuatan fatik diberikan sebagai amplitudo stres atau stres range (Δσ = σmax – σmin), biasanya pada tegangan rata-rata nol, bersama dengan jumlah siklus kegagalan.
• Dampak kekuatan, itu adalah kemampuan bahan tahan tiba-tiba diterapkan oleh banyak dalam hal energi. Sering diukur dengan kekuatan dampak Izod tes atau ujian Charpy dampak, baik yang mengukur dampak fraktur energi yang dibutuhkan untuk sampel.
Strain (deformasi) istilah
• Deformasi dari materi adalah perubahan geometri ketika stres diterapkan (dalam bentuk gaya pemuatan, medan gravitasi, percepatan, ekspansi termal, dll). Deformasi dinyatakan oleh bidang perpindahan material.
• Strain atau mengurangi deformasi adalah sebuah istilah matematika untuk mengekspresikan kecenderungan perubahan deformasi antara bidang material. Untuk uniaksial loading – perpindahan dari spesimen (misalnya sebuah bar elemen) itu dinyatakan sebagai hasil bagi perpindahan dan panjang spesimen. Untuk 3D perpindahan ladang itu dinyatakan sebagai turunan dari fungsi perpindahan dalam hal urutan kedua tensor (dengan 6 unsur independen).
• defleksi adalah istilah untuk menggambarkan besar yang elemen struktural membungkuk di bawah beban.
Stres-regangan hubungan
• Elastisitas adalah kemampuan dari suatu material untuk kembali ke bentuk sebelumnya setelah stres dilepaskan. Dalam banyak bahan, hubungan antara tegangan dan regangan yang dihasilkan berbanding lurus (sampai batas tertentu), dan sebuah grafik yang mewakili dua kuantitas adalah garis lurus.
Kemiringan garis ini dikenal sebagai Modulus Young, atau “Modulus of Elasticity.” Elastisitas Modulus dari yang dapat digunakan untuk menentukan hubungan tegangan-regangan di bagian linier-elastis dari kurva tegangan-regangan. Elastis linear-daerah yang dianggap antara 0 dan 0,2% regangan, dan didefinisikan sebagai wilayah ketegangan di mana tidak ada yang menghasilkan (permanen deformasi) terjadi.
• Plastisitas atau deformasi plastik adalah lawan dari deformasi elastis dan diterima sebagai unrecoverable tegang. Deformasi plastik dipertahankan bahkan setelah relaksasi dari tegangan. Kebanyakan bahan dalam kategori elastis linear biasanya mampu deformasi plastik. Bahan rapuh, seperti keramik, tidak mengalami deformasi plastik dan akan patah di bawah tekanan yang relatif rendah. Bahan-bahan seperti logam biasanya mengalami sedikit deformasi plastik sebelum kegagalan sementara lembut atau ulet polimer cacad plasticly akan banyak lagi.
Mempertimbangkan perbedaan antara wortel dan mengunyah permen karet. Wortel akan meregangkan sangat sedikit sebelum bubar, namun akan tetap meregang. Yang mengunyah permen karet, di sisi lain, akan mengalami deformasi plastis sangat sebelum akhirnya pecah.
