موضوع مقاله: شکستگی | مخاطب: عمومی | لحن: دانشنامه‌ای | ساختار: عنوان، مقدمه، 3 بخش، جمع‌بندی | مقاله: | # شکستگی | مقدمه: شکست یک ماده به واسطهٔ ایجاد ترک،ممکن است از راه‌های مختلفی صورت گیرد.اساسی‌ترین راه‌ها عبارتند از: 1.وارد کردن نیروهای خارجی به صورت آهسته 2.وارد کردن نیروهای خارجی به صورت سریع (ضربه) 3.بارگذاری پشت سرهم یا چرخه‌ای (خستگی) 4.تغییر شکل وابسته به زمان (خزش) 5.تنش‌های داخلی 6.اثرات محیطی استحکام شکست تنشی است که وقتی به یک ماده وارد می‌شود،ماده دچار تخریب می‌شود.مطالعات بیشتر در مورد اینکه شکست چطور در مواد اتفاق می افتد در مکانیک شکست مورد بررسی قرار میگیرد. | ## بخش 1: شکستگی | مراحل شکست 1.تشکیل ترک 2.انتشار و پیشرفت ترک در مواد نرم - اکثر فلزات بجز در دمای پایین - قبل از ایجاد ترک،تغییر شکل پلاستیک گسترده‌ای به وجود می‌آید.در این دسته از مواد ترک در مقابل انتشار مقاومت از خود نشان می‌دهد مگر اینکه تنش وارده افزایش یابد. در مواد ترد و شکننده – سرامیک ها،یخ و فلزات در دمای پایین – قبل از ایجاد ترک،تغییر شکل پلاستیک کوچکی به وجود می‌آید.هم چنین در این مواد ترک به سرعت منتشر می‌شود،بدون اینکه افزایشی در تنش وارده داشته باشیم. شکست ترد در مقابل شکست نرم مواد نرم: 1.تغییر شکل پلاستیک گسترده قبل از شکست مورد انتظار است. جذب انرژی(چقرمگی) بالا قبل از شکست را در این مواد انتظار داریم.بدین معنی که قبل از شکست،هشداری از سوی ماده به ما داده می‌شود که این ویژگی باعث می‌شود که شکست نرم نسبت به شکست ترد برای مهندسان و طراحان مطلوب تر باشد. 2.جذب انرژی کم قبل از شکست را در این مواد انتظار داریم.بدین معنی که قبل از شکست هشداری از سوی ماده به ما داده نمی‌شود و بعد از ایجاد ترک،سریعاً ترک رشد می‌کند و ماده دچار شکست می‌شود که این مطلوب مهندسان و طراحان نیست. | ## بخش 2: شکستگی | 4.اغلب،انتشار ترک با از هم گسستگی و شکستن پیوندهای اتمی در طول صفحات خاصی همراه است. سطوح شکست ترد 1.بین دانه ای رشد ترک از مرز دانه‌ها صورت میگیرد.(مرز دانه‌ها ضعیف و شکننده اند) 2.دانه گذر رشد ترک از میان خود دانه‌ها صورت میگیرد.سطح شکست بافتی پخ دار یا تراش داری را دارد;به این دلیل که صفحات شکست در دانه‌ها جهت‌گیری متفاوتی دارند. رشد ترک ترک‌هایی که نوک تیز دارند، سریع تر از ترک‌هایی که نوک پهن دارند رشد می‌کنند.هم چنین هرچه طول ترک بیشتر باشد،رشد ترک سریع تر است.همهٔ این‌ها به این علت است که ضریب تمرکز تنش افزایش می یابد.ضریب تمرکز تنش از رابطهٔ زیر به دست می‌آید: K=2(a/r)1/2 که در آن K ضریب تمرکز تنش ، a طول ترک و r شعاع انحنای ترک است. به‌طور کلی شرایط لازم برای رشد ترک به صورت زیر است: تمرکز تنش کافی بر روی نوک ترک باید موجود باشد تا انرژی لازم برای شکستن پیوندها فراهم باشد. چقرمگی شکست با به کار بردن اصول مکانیکی شکست،یک رابطه به دست می‌آید که تنش بحرانی برای انتشار ترک را به طول ترک مرتبط می‌کند.رابطه به صورت زیر است: K=Yσ(пa)1/2 در رابطهٔ بالا K چقرمگی شکست است.یک ویژگی ماده که معیاری از مقاومت ماده در برابر شکست ترد یک ترک است K یک واحد غیر معمولی به صورت MPa.(m)1/2 دارد. | ## بخش 3: شکستگی | در رابطهٔ اخیر Y یک کمیت بدون بعد یا یک تابعی است که که هم به هندسه و ابعاد ماده و هم به هندسه و ابعاد ترک بستگی دارد. مکانیک شکست مکانیک شکست یک گرایش از مکانیک می‌باشد که به بررسی رشد ترک در مواد می‌پردازد.در این گرایش از روش‌های تحلیلی مکانیک جامدات برای محاسبهٔ نیروی محرک موجود در یک ترک و از روش‌های تجربی مکانیک جامدات برای به دست آوردن مقاومت مواد در برابر شکست استفاده می‌کنند. در علم مواد مدرن،مکانیک شکست یک ابزار مهم است که به منظور ارتقای عملکرد اعضای مکانیکی مورد استفاده قرار میگیرد.شکست‌شناسی (به انگلیسی:fractography) به صورت گسترده و به همراه مکانیک شکست به منظور درک دلایل تخریب و همچنین تأیید پیشبینی‌های نظری از عمر واقعی تخریب استفاده می‌شود. شکست استحکام شکست تنشی است که وقتی به ماده وارد می‌شود،ماده میشکند.این تنش معمولاً برای یک نمونه،از طریق تست کشش اندازه‌گیری می‌شود.این تست نمودار تنش-کرنش را در اختیار ما میگذارد.نقطهٔ نهایی که در طول این تست ثبت می‌شود،استحکام شکست را نشان می‌دهد. | ## جمع‌بندی | مواد نرم استحکام شکستی کم تر از استحکام کششی نهایی (UTS) دارند،در حالیکه در مواد ترد استحکام شکست با تنش کششی نهایی (UTS) برابر است.اگر در مواد نرم تنش را به تنش نهایی (UTS) برسانیم،ماده به تغییر شکل ادامه خواهد داد بدون نیاز به اعمال تنش بیشتر،تا زمانی که میشکند.