ইলাস্টিসিটির সীমার ঊর্ধ্বে উপাদানের আচরণ

স্থিতিশীল লোডের অধীনে ঘটনাবলি

চাপের প্রভাবে উপকরণের বিকৃতি একটি অত্যন্ত জটিল ঘটনা, তাই তা বোঝার জন্য এটিকে বিভিন্ন দিক থেকে সরলীকরণ করতে হয়। এই সরলীকরণগুলোর একটি হলো ধারণা করা যে ভার ধীরে ধীরে প্রয়োগ করা হয়, যেমন টান ও চাপের পরীক্ষায় নমুনার ক্ষেত্রে করা হয়।

যদি টান-লোডিত একটি ইস্পাত দণ্ডকে ক্রমবর্ধমান লোডের অধীনে আনা হয় এবং তার dilatation ℇ মাপা হয়, তবে চিত্রে প্রদর্শিত ডায়াগ্রামটি পাওয়া যায়।

_1= আনুপাতিকতার সীমা _2 =স্থিতিস্থাপকতার সীমা 3 =প্রবাহনের নিম্নসীমা 3’= উৎপন্ন সীমা

শুরুতে প্রসারণ খুবই ছোট থাকে এবং চাপের সমানুপাতিক হয়, যেমন Hooke-এর সূত্র দাবি করে। নির্দিষ্ট একটি চাপের পর সমানুপাতিকতা বন্ধ হয়ে যায় এবং প্রসারণ দ্রুত বাড়ে। এই সমানুপাতিকতার সীমার সঠিক অবস্থান নির্ধারণ করা কঠিন। মাপ যত বেশি নির্ভুল হয়, এটি তত নিচে পাওয়া যায়। অধিকাংশ উপকরণের জন্য এটি δ=0-এ অবস্থিত, এবং তখন Hooke-এর সূত্র কেবলমাত্র স্থিতিস্থাপক আচরণ-এর প্রথম আনুমানিকতা, অর্থাৎ স্থানাঙ্কের উৎপত্তির আশেপাশে ফাংশন ℇ=ℇ (δ)-এর Taylor ধারার প্রথম পদকে প্রকাশ করে। রডটি যদি লোডমুক্ত করা হয়, দেখা যায় যে চাপ খুব বেশি না হলে, Hooke-র সূত্র অনুযায়ী বিকৃতিটিও বিলুপ্ত হয়। কিন্তু এটিও পরিবর্তিত হয়, যদি এমন একটি নির্দিষ্ট চাপ অতিক্রম করা হয় যা আনুপাতিকতার সীমার কাছাকাছি অবস্থান করে, তথাকথিত স্থিতিস্থাপকতার সীমা; তখন মোট বিকৃতি স্থিতিস্থাপক (প্রত্যাবর্তনযোগ্য) এবং অস্থিতিস্থাপক (স্থায়ী) অংশ নিয়ে গঠিত হয়। স্থিতিস্থাপকতার সীমাও সঠিকভাবে নির্ধারণ করা যায় না; মাপজোকের নির্ভুলতা যত বেশি হয়, তা ততই নিম্নে অবস্থান করে।

তবে, এর বড় প্রযুক্তিগত গুরুত্ব থাকায়, কারণ এটি উপাদানের প্রতিরোধ-সংক্রান্ত প্রায় সব গণনায় গুরুত্বের সীমা নির্দেশ করে এবং একই সঙ্গে প্রথম স্থায়ী ক্ষতি সৃষ্টির সীমাও নির্দেশ করে, নমুনা পরীক্ষার জন্য এটিকে গৃহীত কোনো এক সম্মেলনের মাধ্যমে কঠোরভাবে সংজ্ঞায়িত করা হয়; যেমন, সীমা 0,2% বলতে সেই চাপকে বোঝায়, যেখানে স্থায়ী প্রসারণ 0,2%-এ পৌঁছায়।

স্থিতিস্থাপকতার সীমা অতিক্রম করার সঙ্গে সঙ্গেই বিকৃতি দ্রুত বাড়ে এবং খালি চোখে দেখা যায়; প্রায় ধ্রুবক চাপের অধীনে দণ্ডটি ক্রমাগত লম্বা হতে থাকে। এই চাপকে প্রবাহসীমা বলা হয়।

হাইড্রোলিক মেটেরিয়াল টেস্টিং মেশিনে প্রবাহ শুরু হওয়ার পর, গ্রাফে ড্যাশযুক্ত বক্ররেখায় দেখানো মতো, চাপের কমবেশি স্পষ্ট পতনও লক্ষ্য করা যায়; তখন সর্বাধিক মানটিকে উচ্চতর ইয়িল্ড সীমা বলা হয়, এবং পরবর্তীতে যে ধ্রুবক ইয়িল্ড চাপ দেখা দেয় সেটি নিম্নতর ইয়িল্ড সীমা।

নির্দিষ্ট একটি প্রসারণে পৌঁছালে, যা প্রায় সম্পূর্ণভাবে অস্থিতিস্থাপক, তখন চাপ আবার বাড়তে শুরু করে; উপাদানটি কঠিন হয়ে যায়। এই লোডিং অঞ্চলে অস্থিতিস্থাপক পার্শ্বীয় সঙ্কোচনের কারণে দণ্ডের আনুভূমিক ছেদফল উল্লেখযোগ্যভাবে কমে যায়, এবং চাপ-প্রসারণ চিত্রের পরবর্তী গতি প্রধানত এ বিষয়ে নির্ভর করে যে, চাপ গণনার সময় দণ্ডের উপর কাজ করা টান বল P কি প্রাথমিক ছেদফল Fo দ্বারা ভাগ করা হবে, নাকি বর্তমান ছেদফল F দ্বারা। কারিগরি উদ্দেশ্যে আগ্রহের বিষয় হলো চাপ P/F। এই চাপ একটি সর্বোচ্চ মান অতিক্রম করে, যাকে উপাদানের দৃঢ়তা বলা হয়, এবং সেই সর্বোচ্চ মান অতিক্রান্ত হলে দণ্ডটি এক জায়গায় খুব সংকীর্ণ হয়ে ভেঙে যায়। “প্রকৃত চাপ” P/F ভাঙন পর্যন্ত বাড়তেই থাকে।

অন্যান্য ধাতুর আচরণ অনেক ক্ষেত্রেই এখানে বর্ণিতটির থেকে ভিন্ন। প্রবাহণ প্রায়ই তেমন স্পষ্ট নয়, এবং স্থিতিস্থাপক সীমা অতিক্রম করার পরপরই কঠোরতা বৃদ্ধি শুরু হয়।

ভঙ্গুর উপাদানে (পাথর, কাচ, কংক্রিট) অইলাস্টিক বিকৃতি সাধারণত খুব কম হয় এবং সামান্য প্রসারণেই ভাঙন ঘটে। ভাঙন পর্যন্ত উপাদান যে মোট প্রসারণ সহ্য করে তা উপাদানের প্রসারণক্ষমতার (বিপরীত: ভঙ্গুরতার) পরিমাপ এবং ইস্পাতের ক্ষেত্রে তা প্রযুক্তিগত শর্তে নির্দিষ্টভাবে নির্ধারিত। তবে, ভাঙনের ঠিক আগে পরবর্তী বিকৃতি সংকুচিত অংশের আশেপাশে কেন্দ্রীভূত হয় বলে ভাঙনের সময় প্রসারণের মান ভিন্ন হয়, মাপার দৈর্ঘ্যের জন্য দণ্ডের বড় বা ছোট অংশ নেওয়া হয়েছে কি না তার ওপর নির্ভর করে; তাই একার্থক ও পারস্পরিক তুলনাযোগ্য ফলাফল পেতে আগে থেকেই কোনো নির্দিষ্ট নিয়ম গ্রহণ করতে হয়। সাধারণত ভাঙনের সময় প্রসারণ মাপা হয় এভাবে: ব্যাস d-এর একটি গোল দণ্ডে পরীক্ষার আগে মাপার দৈর্ঘ্য l = 10 d চিহ্নিত করা হয় এবং তার দৈর্ঘ্যবৃদ্ধি ∆l থেকে ভাঙনের সময় প্রসারণ ℇSl= ∆1/1 হিসাব করা হয়।

বিভিন্ন অনুচ্ছেদের দণ্ড পরীক্ষা করা প্রয়োজন হলে, পরিমাপের দৈর্ঘ্য একই অনুচ্ছেদ-ক্ষেত্রফলবিশিষ্ট বৃত্তাকার নলাকার দণ্ডের ব্যাস অনুসারে নির্ধারণ করা হয়।