Yazılar

Fiziksel Özellik Ölçümleri: Kırılma Türleri

Kırılma, sadece çatlak yayılımıdır. Bir çatlak başlatmak için kuvvet uygulanır, daha sonra bunu yaymak için enerji sağlanmalıdır. Bu, yeni yüzeyler üretmek için malzeme içindeki bağları koparan enerjidir.
Çatlakların bir materyal içinde yayılmasının üç yolu vardır. Yapısal sorunlar, bu üç modülden birinde metaryel probleminin sonucudur.

Shear force ve torsion, bağların, kopmadan önce tek eksenli şekilde gerilimle yüklendiği çekme bileşenlerine sahiptir.
Yapısal kırılma modları
Malzemenin yönlendirildiği yapıların arızaları, metaryel hataları ile karıştırılmamalıdır. Örneğin, bir sıkıştırma yükü altındaki bir hücresel malzeme, bir hücre zonunun çöktüğü, yani bir sıkıştırıcı yapısal arızanın bulunduğu başarısızlığı gösterebilir; ancak bunu sağlamak için, hücre duvarlarının lokalize gerilme, yani gerilme mukavemeti bozulması nedeniyle kopması gerekir.

Yapısal bozulmalar, bir ürünün ağızdaki çiğneme sırasında veya doku analizinde doğrudan algılanan hatalardır. Aşağıdaki modlardan biri olabilirler:
Gerilme: numunenin iki parçaya bölünene kadar gerildiği yerde. Kırılma yüzeyi görülebilir. Burada bağlar, kopana kadar tek eksenel olarak gerilir. Çekme testleri, numunenin tokluğunu ölçmek için idealdir.
Sıkıştırma: Burada yapının katmanları gerginlik içinde kopan bağların bir sonucu olarak kuvvet yönüne dik açılardan çöker. Çoğu durumda, sıkıştırma yükü altındaki bir numune, kuvvet yönüne 45 derece kesilip kırılır ve iki parça birbirini geçer. Çatlak yüzeyini ortaya çıkarmak genellikle mümkün değildir.
Makaslama: Bu, numunenin kırılmasının iki katmanının ve birbirini geçip kaymanın bir sonucudur. Örneğin, prob testlerinde, düz ucu probu numuneye girdiğinde, doğrudan altındaki malzeme sıkıştıracak ve prob etrafındaki geniş bir bölge makaslama altında kalacaktır. Konik bir prob çoğunlukla makaslama sağlayan sıkıştırıcı bileşeni büyük ölçüde ortadan kaldırır.
Burulma: Malzemenin kırılma oluşana kadar ekseni çevresinde büküldüğü yerdir. Büyük bir makaslama bileşeni var ancak bağlar gerginleşiyor.
Bükme: bükülme, numunenin bir tarafında gerilme yetmezliği ve diğer tarafta basınç dayanımı içerir. Malzeme sıkıştırıcıya kıyasla daha yüksek gerilme mukavemetine sahipse çekme bölgesi büyük olacak ve tam tersi olacaktır.
Gevrek ve sünek kırılma: Her başarısızlık modunda iki uç vardır: gevrek ve sünek. Kırıkların çoğu, her iki aşırılığın özelliklerini içerir.

Gevrek kırılma: Burada, numunenin deforme olduğunda gerginlik arttıkça gerilme artar. Kırılma noktasında materyal, aniden kırılır.
Bu kırılganlığı sergileyen ürünler haşlanmış şekerlemeler, tabletler, kurutulmuş makarna ve pirinç içerir. Burada çatlama ani ve kararsız, yani bir kez başladığında durdurulamaz ve malzeme iki veya daha fazla parçaya bölünür (paramparça edilir). Güç okuma aniden sıfıra düşer.

Brittle fracture graphBrittle fracture graph
Kabarık tahıllar, cipsler, bisküviler vb. Gibi diğer kuru ürünler kırılgan bir kırılma gösterebilir ancak hava boşlukları çatlak durdurucuları gibi yapısal karmaşıklıklara sahip olduklarından aniden değil, daha küçük aşamalarda (ufalanır) kırılırlar. Burada yine, numune, her bir küçük çatlak aniden ve kuvvet okumada bir düşüş ile birlikte kırılır.
Yumuşak kırılma: Diğer uçta, bazı ürünler yüklendiğinde kırılmadan önce çok fazla uyarı verirler. Örneğin, hamur, jöleler, et ve taze makarna, gerilme altındayken, kırılmadan önce değişen derecelerde verim alırlar. Uzun yönlü ve uyumlu lifleri veya uzun zincirli molekülleri olan malzemeler genellikle bu davranışı gösterirler. Burada, deformasyon arttıkça, kuvvet, numunelerin kırılmasından önce dengelenmeye başlar (hatta düşer).

Çoğu “gerçek dünya” ürünü çok karmaşık bir yapıya ve kompozisyona sahip olduklarından, kırılma biçimleri yukarıdakilerin herhangi birinin kombinasyonu olabilir ve bu aşırılıkların herhangi birinde olabilir. Bazı ürünler çok kararlı bir çatlak yayılımı gösterir, yani çatlama başladığında oldukça yavaş ilerlemektedir (meyve ve sebze, et ve balık). Kuvvet okuma aniden düşme yerine kademeli olarak sıfıra iner. Çatlağı yaymak için daha fazla enerji sağlanmalıdır. Yük kaldırılırsa çatlak durur.