1- آنچه در این آموزش خواهیم خواند…
فصل دوم کتاب مقاومت مصالح بیر جانسون با عنوان تنش و کرنش – بارگذاری محوری در 7 آموزش بررسی شده است. این آموزش بخش دوم از این فصل می‌باشد. در این آموزش درباره قانون هوک، ضریب الاستیسیته | رفتار الاستیک و رفتار پلاستیک توضیح داده شده است. بخش اول از فصل دوم آموزش مقاومت مصالح کرنش عمودی در بارگذاری محوری / نمودار تنش – کرنش می‌باشد.
2- قانون هوک، ضریب الاستیسیته
براساس قانون هوک رابطه بخش خطی نمودار تنش- کرنش به صورت زیرنوشته می‌شود که در این رابطه E ضریب الاستیسیته یا ضریب یانگ (Modulus of Elasticity -Young’s modulus ) می‌باشد.
با توجه به اینکه کرنش بی بعد است واحد ضریب الاستیسیته برحسب همان واحدهای تنش است.
در یک ماده معین بزرگترین مقدار تنشی که برای آن می‌توان از قانون هوک استفاده کرد، حد تناسب می‌نامیم. در مصالح شکل پذیر حد تناسب با نقطه تسلیم منطبق است. در مورد بقیه مواد با توجه به اینکه نمی‌توان به صورت دقیق معین کرد که رابطه بین تنش و کرنش چه زمانی از حالت خطی خارج می‌شود نمی‌توان حد تناسب را تعریف کرد.
شکل زیر نمودار تنش کرنش آهن و انواع فولاد می‌باشد. براساس این نمودار مقاومت تسلیم، مقاومت نهایی و کرنش نهایی این چهار فلز با هم متفاوت است اما ضریب الاستیک همگی یکسان می‌باشد. در این مصالح سختی (توانایی مقاومت در برابر تغییر شکل) در محدوده خطی یکسان است.
بنابراین اگر بجای فولاد کم مقاومت فولاد پرمقاومت با همان ابعاد مقطع استفاده شود، ظرفیت باربری سازه افزایش پیدا می‌کند اما سختی تغییر نمی‌کند. در مورد تمام مواردی که بررسی شد رابطه بین تنش و کرنش مستقل از امتداد بارگذاری است. زیرا خصوصیات مکانیکی ماده (شامل ضریب الاستیسیته) مستقل از امتداد مورد نظر هست. مواردی که خصوصیات آن‌ها به امتداد مورد نظر بستگی ندارد را ایزوتروپیک یا همسانگرد و مواردی که خصوصیات آن‌ها به امتداد مورد نظر بستگی دارد را غیرایزوتروپیک یا ناهمسانگرد می‌نامند.
3- رفتار الاستیک (ارتجاعی) ماده در برابر رفتار پلاستیک (خمیری)
اگر نمونه تحت بارگذاری، باربرداری شود و در این حالت کرنش‌های ایجاد شده ازبین بروند این ماده رفتار الاستیک (ارتجاعی) دارد. مقدار تنشی که در آن حد ماده رفتار الاستیک دارد، حد الاستیک گویند. در موادی مانند فولاد که نقطه تسلیم مشخصی دارند، حد الاستیک، حد تناسب و نقطه تسلیم یکسانند.
اگر نمونه تحت بارگذاری، باربرداری شود و در این حالت کرنش‌های ایجاد شده ازبین نروند این ماده رفتار پلاستیک (خمیری) دارد.
بنابراین تغییر شکل پلاستیک به دو عامل بستگی دارد. اولین عامل حداکثر مقدار تنش ایجاد شده (لغزش) و دومین عامل زمان سپری شده پیش از باربرداری (خزش) می‌باشد. اگر ماده نقطه تسلیم مشخصی نداشته باشد، حد الاستیک دقیق معین نمی‌شود.
اگر نمونه پس از بارگذاری و باربرداری، دوباره بارگذاری شود، (تا نقطه C) منحنی بارگذاری جدید تقریبا همان منحنی باربرداری اولیه را طی می‌کند. سپس همان منحنی خمیده تنش – کرنش اولیه را طی می‌کند.
در مصالح شکل پذیر مانند فولاد اگر در ناحیه تسلیم (C) و سخت شدگی (ʹC) جهت بارگذاری را عوض کنیم یعنی بجای کشش، به مصالح نیروی فشاری وارد شود، دیگر خصوصیات مصالح قبل را نداریم و بعد از چند سیکل تغییر جهت بارگذاری مصالح ترد شده و می‌شکند. این پدیده را اثر باوشینگر می‌نامند.
