Цей симулятор будує повну криву напруга–деформація для випробування на розтяг, показуючи, як матеріал реагує під час розтягування від нуля до руйнування. Пружна область підпорядковується закону Гука (σ = E·ε), тоді як пластична область описується степеневою моделлю зміцнення (σ = σ_y + K·εₚⁿ), яка вигинається до межі міцності на розтяг перед утворенням шийки та руйнуванням. Симулятор порівнює п'ять матеріалів — сталь, алюміній, гуму, кістку та полімер — щоб ви побачили, чому модуль Юнга і пластичність так різко відрізняються між ними.
Діаграму напруга–деформація поряд з анімованим зразком. Пружна ділянка лінійна (σ = E·ε); після межі плинності σ_y крива слідує степеневому зміцненню до межі міцності на розтяг, а потім спадає, коли стрижень утворює шийку та руйнується. Маркери позначають точки плинності та UTS, а заштрихована площа під кривою дає ударну в'язкість у МДж/м³.
Оберіть готовий матеріал або налаштуйте повзунки для модуля Юнга E (ГПа), межі плинності σ_y, UTS, деформації руйнування ε_f та показника зміцнення n. Перетягуйте повзунок прикладеної деформації, щоб навантажити зразок вручну, або натисніть Авто тест, щоб довести його до руйнування; Стоп, Скинути та Показати всі матеріали перемикають накладання інших чотирьох кривих.
Сталь і гума розташовані на протилежних кінцях шкали жорсткості: конструкційна сталь має модуль Юнга близько 200 ГПа, тоді як гума — близько 0,01 ГПа, тобто приблизно у двадцять тисяч разів податливіша. Саме тому гума може пружно розтягуватися в кілька разів довше, тоді як сталь деформується лише на частку відсотка до настання плинності.
Це графік залежності напруги (сили на одиницю площі, тут у МПа) від деформації (відносної зміни довжини, показаної у відсотках), виміряних під час випробування на розтяг. Форма кривої відображає жорсткість матеріалу, межу плинності, максимальну міцність і пластичність, узагальнюючи майже все, що інженеру потрібно знати про його механічну поведінку.
Пружна область використовує закон Гука, σ = E·ε, даючи пряму лінію, нахил якої дорівнює модулю Юнга E. Після деформації плинності вона переходить до степеневого виразу зміцнення, σ = σ_y + K·εₚⁿ, який зростає до UTS. Приблизно після 80 відсотків деформації до UTS напруга спадає, імітуючи утворення шийки та руйнування.
E (ГПа) задає нахил пружної ділянки, σ_y (МПа) — це межа плинності, де починається пластична течія, а UTS — пікова інженерна напруга. Деформація руйнування ε_f (%) визначає, де зразок ламається, а показник зміцнення n формує, наскільки круто піднімається пластична область. Прикладена деформація рухає поточну точку випробування вздовж кривої.
Готові пресети використовують реалістичні підручникові значення, а рівняння є стандартними ідеалізаціями, тож тенденції та порівняння є коректними. Однак вона будує інженерну напругу, а не справжню, ігнорує такі ефекти, як швидкість деформації, температуру та анізотропію, і використовує спрощений спад після UTS, тому її краще сприймати як навчальний інструмент, а не заміну реальним даним випробувань.
Ударна в'язкість — це повна енергія, яку матеріал поглинає на одиницю об'єму до руйнування, виражена в МДж/м³. Оскільки енергія дорівнює напрузі, проінтегрованій по деформації, вона дорівнює площі під кривою напруга–деформація. Симулятор заповнює цю площу та повідомляє поточне значення, тому пластичний матеріал з помірною міцністю може поглинути більше енергії, ніж міцний, але крихкий.