Boyun verme (Mühendislik)

Boyun verme, Mühendislik veya malzeme biliminde, nispeten büyük miktarlarda gerinmenin, malzemenin küçük bir bölgesinde orantısız bir şekilde lokalize olduğu bir çekme deformasyonu türüdür.^[1] Yerel kesit alanında ortaya çıkan belirgin azalma, "boyun" adının temelini oluşturmaktadır.

Boyundaki yerel gerilmeler büyük olduğundan, boyun verme genellikle akma ile yakından ilişkilidir. Genellikle metaller veya polimerler gibi sünek malzemelerle ilişkili bir plastik deformasyon şeklidir.^[2] Boyun verme başladıktan sonra boyun, en büyük yerel stresi verdiğinden, malzemede akmanın özel konumu haline gelmektedir. Yeterli zorlama uygulandığında boyun sonunda bir kırık haline gelmektedir.^[3]

Oluşum

Büzülme, bir malzemenin kesit alanı malzemenin gerinim sertleşmesinden daha büyük bir oranda azaldığında, çekme deformasyonu sırasındaki bir kararsızlıktan kaynaklanmaktadır. Considère, 1885' te boyun verme için temel kriteri yayınlamıştır.^[4] Üç kavram, boyun oluşumunu anlamak için çerçeve sağlamaktadır.

Deformasyondan önce, tüm gerçek malzemeler, gerilmelerde ve gerinimlerde yerel dalgalanmalara neden olan boyutlarda veya bileşimde kusurlar ya da yerel değişiklikler gibi heterojenliklere sahiptir.
Başlangıç boynunun yerini belirlemek için, bu dalgalanmaların büyüklük olarak yalnızca sonsuz küçük olması gerekmektedir.
Çekme deformasyonu sırasında malzeme kesit alanında küçülmektedir.

(Poisson etkisi) Çekme deformasyonu sırasında malzeme gerinimi sertleşmektedir. Sertleşme miktarı deformasyon derecesine göre değişirmektedir. Son iki öğe stabiliteyi belirlerken, ilk öğe boyun konumunu belirlemektedir.

Sabit bir boyun oluşturan bir malzeme (üstte) ve tüm çekme oranlarında (altta) homojen bir şekilde deforme olan bir malzeme için gösterilmiştir.

Malzeme deforme olurken, üstteki diyagramda küçük çekme oranlarında ve alttaki tüm çekme oranlarında gösterildiği gibi, kesit alanı azaldıkça sertleştiği sürece tüm konumlar yaklaşık olarak aynı miktarda gerinime maruz kalmaktadır.

Ancak malzeme, üst diyagramdaki ilk teğet nokta ile gösterildiği gibi, kesit alanındaki azalmadan daha küçük bir oranda sertleşmeye başlarsa, gerinim en yüksek stres veya en düşük sertlik konumunda yoğunlaşmaktadır.

Lokal gerinim ne kadar büyük olursa, kesit alanındaki yerel azalma o kadar büyük olur, bu da daha fazla gerinim konsantrasyonuna neden olarak bir boyun oluşumuna neden olan bir kararsızlığa yol açmaktadır.

Bu kararsızlığa "geometrik" veya "dışsal" denilmektedir, çünkü malzemenin kesit alanındaki makroskopik azalmasını içermektedir.^[3]

Boyun stabilizasyonu

Deformasyon ilerledikçe geometrik kararsızlık, malzeme kırılıncaya veya boyunlu malzeme, yandaki diyagramdaki ikinci teğet nokta ile gösterildiği gibi, malzemenin diğer bölgelerinin deforme olmasına neden olacak kadar yeterince sertleşene kadar gerilmenin boyunda yoğunlaşmaya devam etmesine neden olmaktadır. Sabit boyundaki gerilme miktarı, malzemeye uygulanan çekme miktarı ile değil, malzemenin sertleşme özellikleri ile belirlendiği için doğal çekme oranı^[5] olarak adlandırılmaktadır. Sünek polimerler genellikle kararlı boyunlar sergilemektedir çünkü moleküler oryantasyon, büyük gerilmelerde baskın olan sertleşme için bir mekanizma sağlamaktadır.

Kaynakça

^ PW Bridgman, Büyük Plastik Akış ve Kırılma, McGraw-Hill, (1952)
^ AJ Kinloch ve RJ Young, Polimerlerin Kırılma Davranışı, Chapman & Hall (1995) s108
^ ^a ^b "Arşivlenmiş kopya". 9 Haziran 2021 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 10 Temmuz 2021.
^ Armand Considère, Annales des Ponts et Chaussées 9 (1885) sayfa 574-775
^ Roland Séguéla Macromolecular Materials and Engineering Cilt 292 Sayı 3 (2006) sayfa 235 - 244

İlgili Araştırma Makaleleri

<span class="mw-page-title-main">Dayanım</span>

Dayanım ya da mukavemet, cisimlerin çeşitli dış etkiler ve bu dış etkilerin neden olduğu iç kuvvetler karşısında gösterecekleri davranış biçimini inceleyen bilim dalıdır. Mekanik biliminin bir alt kolu olan mukavemet bilimi rijit olmayan cisimlerin mekaniği olarak da tanımlanabilir. Rijit cisimler mekaniği, cisimlerin üzerlerine etkiyen dış tesirler ile şekillerini değiştirmediğini kabul ederken, rijit olmayan cisimler mekaniği şekil değiştirmeleri de göz önüne alır. Teori, yapının bir ya da iki boyutlu öğelerinin incelenip, sonra bunların gerilim düzeylerinin iki boyutlu ve üç boyutlu olarak varsayılıp üç boyuta genelleştirilmesi ve maddelerin elastik ve plastik davranışları hakkında daha tam bir teori geliştirilmesiyle başlamıştır. Maddelerin mekaniğinin önemli kurucu ve öncülerinden biri Stephen Timoshenko’dur.

Refrakter malzemeler, ateşe dayanıklı malzemeler olarak tanımlanır. Refrakter malzemeler 538 °C üzerindeki sıcaklıklarda uzun süre kullanılabilir. Başta endüstrinin temel izolasyon malzemesi olan ateş tuğlaları olmak üzere, camlar, mutfak eşyası gibi büyük bir malzeme grubunu oluşturur. Bunlar metalik malzemelerin pahalı olduğu veya kullanılmadığı yerlerde tercih edilir.

Çelik, demir elementi ile genellikle %0,02 ila %2,1 oranlarında değişen karbon miktarının bileşiminden meydana gelen bir alaşımdır. Çelik alaşımındaki karbon miktarları çeliğin sınıflandırılmasında etkin rol oynar. Karbon genel olarak demir'in alaşımlayıcı maddesi olsa da demir elementini alaşımlamada magnezyum, krom, vanadyum ve tungsten gibi farklı elementler de kullanılabilir. Karbon ve diğer elementler demir atomundaki kristal kafeslerin kayarak birbirini geçmesini engelleyerek sertleşme aracı rolü üstlenirler. Alaşımlayıcı elementlerin, çelik içerisindeki, değişen miktarları ve mevcut bulundukları formlar oluşan çelikte sertlik, süneklilik ve gerilme noktası gibi özellikleri kontrol eder. Karbon miktarı yüksek olan çelikler demirden daha sert ve güçlü olmasına rağmen daha az sünektirler.

Malzeme bilimi, malzemelerin yapı ve özelliklerini inceleyen, yeni malzemelerin üretilmesini veya sentezlenmesini de içine alan disiplinlerarası bir bilim dalıdır.

<span class="mw-page-title-main">Termoplastik</span>

Termoplastik veya ısıyla yumuşayan plastik belirli sıcaklıkta bükülebilir veya kalıplanabilir hale gelen ve soğuduktan sonra katılaşan bir plastik polimer malzemedir.

Yorulma; malzeme biliminde bir malzemenin devirli olarak sürekli yüklemeye uğraması sonucu ilerlemeli ve yerel yapısal hasara uğramasıdır. Malzeme dereceli olarak arttırılan yükler altında denenip belirli bir sınırdaki gerilime geldiğinde kopmaktadır. Bu şekilde denenerek bulunan değere malzemenin statik dayanımı denir. Ancak aynı malzeme eğer geçmişte sürekli gerilmelere uğramışsa, kopma değeri bu statik dayanım değerinden daha düşük bir değerde olacaktır. Bunun nedeni malzemenin yorulmasıdır.

Çekme testi, bir numunenin kopana dek tek eksende çekme kuvvetlerine maruz bırakıldığı temel bir malzeme bilimi testidir. Testten elde edilen sonuçlar herhangi bir uygulama için malzeme seçimi, kalite kontrol ve malzemenin diğer kuvvetler altında nasıl davranacağını tahmin etmek için kullanılır. Bu test yoluyla direkt elde edilen bilgiler; maksimum çekme gerilmesi, maksimum uzama ve alandaki azalmadır. Bu verilerden de malzemenin Young katsayısı, Poisson oranı, akma mukavemeti ve pekleşme gibi karakteristikleri elde edilebilir.

Bir malzemenin gerilme ve şekil değiştirme arasındaki ilişkisi o malzemenin gerilme-deformasyon eğrisi olarak bilinir. Malzemeye özgüdür ve farklı zaman aralıklarında uygulanan çekme veya basma gerilmelerinin yarattığı deformasyon miktarı kaydedilerek bulunur. Bu eğriden elastisite modülü (E) gibi malzemeye ait birçok özellik ortaya çıkarılabilir

<span class="mw-page-title-main">Milonit</span>

Milonit, güçlü sünek deformasyon için kanıt gösteren ve normalde matristeki minerallere benzer bileşime sahip yuvarlatılmış porfiroklast ve litik parçalar içeren, yapraklanmış ve genellikle çizgisel bir kayadır.

Gerilme, fizikte, ip, kablo, zincir veya demir çubuk, kafes kiriş gibi üç boyutlu cisimlere her iki uçtan uygulanan çekme kuvveti olarak tanımlanmaktadır. Atomik seviyede, atom veya moleküller birbirinden ayrılıp elektromanyetik potansiyel enerji kazandığında, gerilme oluşur. Gerilmiş olan çubuk veya ip eski konumlarına gelebilmek için uçlarına bağlanıp germe uygulayan objeleri ters bir kuvvetle çekecektir. Sıkıştırmanın tersi gerilmedir. Fizikte, gerilme bir kuvvet olmamasına rağmen, Newton veya pound-kuvvet birimleriyle tanımlanmaktadır. İp veya tel gibi objeler, uçlarına bağlanıp gerilmelerini sağlayan objelere tersi yönde kuvvet uygularlar. Gerginlikten dolayı oluşan bu kuvvetlere germe kuvveti denilmektedir. İp veya tellerin bağlı olduğu objelerde; ivmenin sıfır olduğu dengede olan veya ivmelenmenin ve kuvvetin olduğu iki olası sistem vardır.

Yapıştırıcı yapışkanlık veya kohezyon ile mekanik, kimyasal, yapışkan bir bütün oluşturmak üzere diğer malzemeleri tutan veya çeken herhangi bir malzeme veya maddedir.

Ekstrüzyon, enine kesitsel bir profil nesneleri oluşturmak için kullanılan bir süreçtir. Bir malzeme, arzu edilen bir kesitin bir kalıbı boyunca itilir. Basma gerilmeleri ile malzemenin sıkıştırılması ve bir kalıptan o kalıbın şeklini alarak akmaya zorlanması ile gerçekleştirilen şekillendirme işlemidir. Bu sürecin diğer imalat süreçleri üzerindeki iki ana avantajı, çok karmaşık enine kesit oluşturma yeteneği ve basınçlı ve kayma gerilmeleri ile karşılaşan materyallerin kırılgan olmasıdır.

Bir malzeme stres altında ufak elastik deformasyon ve önemsiz miktarda plastik deformasyon geçirerek kırılırsa malzemenin gevrek olduğu söylenir. Gevrek malzemeler yüksek mukavemetli olsalar bile kırılmadan önce görece düşük miktarda enerji sönümler. Kırılma sırasında genellikle bir çatlama sesi de çıkar. Çoğu seramik ve cam, PMMA ve polistiren gibi bazı polimerler gevrek malzemelerdir. Pek çok çelik yapısına ve üretim yöntemine bağlı olarak düşük sıcaklıklarda gevreklik gösterir.

Dilinim, yapısal jeoloji ve petrolojide, deformasyon ve metamorfizmanın bir sonucu olarak gelişir. Deformasyonun derecesi ve metamorfizma, kayaç türü ile birlikte gelişen yarılma özelliğinin türünü belirler. Genellikle bu yapılar basınçlı çözeltiden etkilenen minerallerden oluşan ince taneli kayaçlarda oluşur.

Genellikle polimer malzemeleri tasarlayan, analiz eden ve değiştiren bir mühendislik alanıdır. Polimer mühendisliği, petrokimya endüstrisi, polimerizasyon, polimerlerin yapısı ve karakterizasyonu, polimerlerin özellikleri, polimerlerin birleştirilmesi ve işlenmesi ve ana polimerlerin tanımı, yapı özellik ilişkileri ve uygulamalarının yönlerini kapsar.

Süneklik, genellikle bir malzemenin çekme yatkınlığı olarak tanımlanan mekanik bir özelliktir. Malzeme biliminde süneklik, bir malzemenin kopmadan önce çekme gerilimi altında plastik deformasyonu sürdürebilme derecesi ile tanımlanmaktadır. Süneklik, bir malzemenin belirli üretim işlemlerine uygunluğunu ve mekanik aşırı yükü emme kapasitesini tanımlayan mühendislik ve imalatta önemli bir husustur. Genellikle sünek olarak tanımlanan malzemeler arasında altın ve bakır bulunmaktadır. Benzer bir mekanik özellik olan dövülebilirlik, bir malzemenin basınç stresi altında bozulmadan plastik olarak deforme olma yeteneği ile karakterize edilmektedir. Tarihsel olarak, çekiçleme veya haddeleme yoluyla şekillendirmeye uygun olan malzemeler dövülebilir olarak kabul edilmiştir. Kurşun, nispeten dövülebilir ancak sünek olmayan bir malzeme örneğidir.

Polimerlerin kristalizasyonu, moleküler zincirlerinin kısmi hizalanmasıyla ilişkili bir işlemdir. Bu zincirler birlikte katlanır ve sferülit adı verilen daha büyük küresel yapılar oluşturan lamel adı verilen düzenli bölgeler oluşturmaktadır. Polimerler, erime, mekanik gerdirme veya çözücü buharlaşmasından soğutma üzerine kristalleşebilmektedir. Kristalleşme, polimerin optik, mekanik, termal ve kimyasal özelliklerini etkilemektedir. Kristallik derecesi farklı analitik yöntemlerle tahmin edilmektedir ve genellikle "yarı kristal" olarak adlandırılan kristalize polimerlerle tipik olarak %10 ile %80 arasında değişmektedir. Yarı kristalli polimerlerin özellikleri, sadece kristallik derecesi ile değil, aynı zamanda moleküler zincirlerin boyutu ve yönü ile de belirlenmektedir.

Deformasyon mekanizması, geoteknik mühendisliğinde, bir malzemenin iç yapısındaki, şeklindeki ve hacmindeki değişikliklerden sorumlu olan mikroskobik ölçekte meydana gelen bir süreçtir. Süreç düzlemsel süreksizliği ve/veya atomların kristal kafes yapısı içindeki orijinal konumlarından yer değiştirmesini içermektedir. Bu küçük değişiklikler, kayalar, metaller ve plastikler gibi malzemelerin çeşitli mikro yapılarında korunmaktadır ve optik veya dijital mikroskop kullanılarak derinlemesine incelenebilmektedir.

Kırılma mekaniği, malzemelerdeki çatlakların yayılmasının incelenmesiyle ilgili mekanik alanıdır. Bir çatlak üzerindeki itici kuvveti hesaplamak için analitik katı mekaniği yöntemlerini ve malzemenin kırılmaya karşı direncini karakterize etmek için deneysel katı mekaniği yöntemlerini kullanır.

Deborah sayısı (De), reoloji alanında, malzemelerin belirli akış şartları altındaki akışkanlığını karakterize etmek amacıyla sıkça başvurulan bir boyutsuz sayıdır. Bu sayı, uygun zaman dilimi sağlandığında katı özellikler gösteren bir malzemenin akışkan hale gelebileceğini veya yeterince hızlı deforme edilen bir sıvının katı gibi davranabileceğini ifade eder. Relaksasyon süresi kısa olan malzemeler kolayca akmakta ve dolayısıyla nispeten hızlı bir stres azalması sergilemektedirler.

Bu sayfa, bu Vikipedi makalesine dayanmaktadır.
Metin, CC BY-SA 4.0 lisansı altında mevcuttur; ek koşullar uygulanabilir.
Görseller, videolar ve sesler kendi lisansları altında mevcuttur.