Предел прочности на разрыв (breaking strength / tensile strength): определение, измерение и значение для материалов

Предел прочности на разрыв (breaking strength) чаще известен как предел прочности на растяжение (tensile strength). Определяется как точка, в которой определенные материалы деформируются или ломаются под заданной нагрузкой. Точка достижения предела прочности описывается как «сужение» (necking).

Сужение (necking) происходит, когда материал доведен до предела прочности на разрыв или растяжение. Поскольку материал подведен к пределу, поперечное сечение начинает значительно сокращаться. В механике предел прочности на разрыв описывается просто как противоположность пределу прочности на сжатие.

Предел прочности на разрыв или растяжение данного материала определяется испытанием на растяжение. Во время процесса записывают данные о напряжении материала при приложении различных деформаций. Показания графикуются, и точка на кривой, достигнутая перед началом необратимой деформации, указывает предел прочности или предельную прочность на растяжение. Цифры таких испытаний показывают максимальную нагрузку, которую материал может выдержать до разрыва или необратимой деформации.

Предельную прочность на растяжение обычно записывают как силу, которую материал выдерживает на единицу площади. Наиболее распространенные единицы — фунты-сила на квадратный дюйм (psi) или килофунты на квадратный дюйм (ksi). Оба равны 1000 фунтов или 453,59 кг на кв. дюйм. Из удобства чаще используют ksi.

Измерения предела прочности чаще всего проводят для хрупких материалов. К хрупким относят сплавы, композиты, керамику, пластик, дерево. Прочность на растяжение важна для них, так как они легко деформируются или ломаются. Хотя можно использовать и для вязких материалов, это редко, так как они менее склонны к поломке и знание разрушающей силы менее важно.

Испытание для определения предела прочности достаточно простое. Образец материала зажимают в машине, которая постепенно приложяет силу и начинает тянуть. Тяга продолжается до деформации до необратимого состояния или разрыва. Точка перед разрывом или необратимой деформацией фиксируется как предел прочности данного типа материала.