प्रतिबल विकृति वक्र

Stress-Strain Graph

प्रतिबल विकृति वक्र, जिसे या तनाव-विरूपण वक्र के रूप में भी जाना जाता है, किसी पदार्थीय सामग्री पर लागू प्रतिबल और इसके परिणामस्वरूप होने वाली विकृति के बीच संबंध का एक आलेखी निरूपण है। यह उद्भारण (लोडिंग) परिस्थितियों में किसी पदार्थीय सामग्री के यांत्रिक गुणों और व्यवहार के बारे में बहुमूल्य जानकारी प्रदान करता है।

किसी भी साधारण आरेख की तरह प्रतिबल विकृति आरेख के वक्रीय अभ्यावेदन में अक्ष होते हैं,जहां ऊर्ध्वाधर अक्ष, प्रतिबल का प्रतिनिधित्व करता है, और क्षैतिज अक्ष, विकृति का प्रतिनिधित्व करता है। प्रायः प्रति इकाई क्षेत्र (जैसे पास्कल या मेगापास्कल) बल की इकाइयों में मापा जाता है, जबकि प्रतिबल एक आयामहीन मात्रा है जो पदार्थीय सामग्रीके विरूपण या बढ़ाव का प्रतिनिधित्व करता है।

प्रतिबल विकृति आरेख पर मुख्य वक्रीय क्षेत्र

प्रतिबल विकृति आरेख पर तन्य (नीले रंग में ) एवं भंगुर (लाल रंग में ) सामग्री के व्यवहार का परिचय मिलता है । यहाँ यह भी देखने योग्य है की बलाधीन वस्तुओं की प्रतिबलीय क्षमता की सीमा पार हो जाने पर,विरूपित हुई वस्तु के दो शीर्ष उत्पन्न होकर उसके एकल रूप से टूट जाने का अंदेशा देते हैं ।

प्रतिबल विकृति वक्र प्रायः निम्नलिखित क्षेत्रों को प्रदर्शित करता है:

   प्रत्यास्थ क्षेत्र

प्रारंभ में, जब कोई पदार्थीय सामग्री थोड़ी मात्रा में प्रतिबल के अधीन होती है, तो यह प्रत्यास्थ रूप से व्यवहार करती है। इसका तात्पर्य यह है कि पदार्थीय सामग्री विपरीत रूप से विकृत होती है, और जब प्रतिबल हटा दिया जाता है, तो यह अपने मूल माप और आकार में वापस आ जाती है। हुक के नियम का पालन करते हुए, इस क्षेत्र में प्रतिबल, विकृति के सीधे आनुपातिक है।

   उपज बिंदु

जैसे-जैसे प्रतिबल बढ़ता है, कुछ सामग्रियां एक बिंदु तक पहुंच जाती हैं जिसे उपज बिंदु या उपज शक्ति कहा जाता है। इस बिंदु पर, पदार्थीय सामग्री सुघट्य विरूपण से गुजरती है,प्रतिबल हटा दिए जाने के बाद भी स्थायी प्रतिबल या विरूपण प्रदर्शित करती है। उपज बिंदु पदार्थीय सामग्री में सुघट्यता (प्लास्टिसिटी) के आरंभ का प्रतिनिधित्व करता है।

   सुघट्य क्षेत्र

उपज बिंदु से परे,पदार्थीय सामग्री प्रतिबल में उल्लेखनीय वृद्धि के बिना सुघट्य रूप से विकृत होती रहती है। इस क्षेत्र में प्रतिबल विकृति वक्र,तनाव के दृढ़ीकृत होने या दृढ़ का प्रदर्शन कर सकता है, जहां पदार्थीय सामग्री दृढ़ हो जाती है और आगे विकृत करने पर, विरूपण के प्रति अधिक प्रतिरोधी हो जाती है।

   परम तनन बल (अल्टीमेट टेन्साइल स्ट्रेंथ (यूटीएस))

किसी पदार्थीय सामग्री के विफल होने से पहले वह अधिकतम प्रतिबल जो झेल सकता है, उसे के परम तनन बल रूप में जाना जाता है। इस बिंदु पर, पदार्थीय सामग्रीअपने उच्चतम प्रतिबल का अनुभव करती है, और आगे विरूपण से ग्रीवायन और अंततः अस्थिभंग (फ्रैक्चर) हो जाता है।

बल के अधीन वस्तु में प्रतिबल और विरूपण : अभियंत्रिक पहेलू

मूल की एक पट्टी पर विचार कर यह समझा जा सकता है की उसके अनुप्रस्थ खंड (क्रॉस सेक्शनल क्षेत्र )$A_{0}$ को समान और विपरीत बलों $F$ के अधीन कर उस मूल के शीर्ष पर खींचाव लगाया जाता है ताकि मूल पट्टी में तनाव बना रहे। ऐसी परिस्थिती में वह सामग्री एक प्रकार के तनाव का अनुभव कर रही होती है, जिसे उसके अनुप्रस्थ खंड क्षेत्र पर बल के अनुपात के साथ-साथ एक अक्षीय बढ़ाव के रूप में परिभाषित किया गया है:

अभियांत्रिकीय प्रतिबल एवं विरूपण के लीये सूत्र

प्रतिबल	विकृति
$\sigma ={\frac {F}{A_{0}}}$	$\varepsilon ={\frac {L-L_{0}}{L_{0}}}={\frac {\Delta L}{L_{0}}}$

सबस्क्रिप्ट 0 नमूने के मूल आयामों को दर्शाता है। प्रतिबलीय तनाव के लिए SI व्युत्पन्न इकाई न्यूटन प्रति वर्ग मीटर है, या पास्कल (जहां $1\ pascal=1\ {\frac {N}{m^{2}}},$), और विकृति इकाई रहित है। इस सामग्री के लिए प्रतिबल एवं विरूपण वक्र को नमूने को लंबा कर,विरूपित होते हुए,विसंघटित (फ्रैक्चर) होने तक विरूपण के सम प्रतिबल में आई भिन्नता को अभिलेखित कर आरेख बनाया जाता है । पारंपरिक रूप से , प्रतिबल को क्षैतिज अक्ष पर और वकृति को को ऊर्ध्वाधर अक्ष पर किया जाता है। ध्यान दें कि इंजीनियरिंग उद्देश्यों के लिए हम अक्सर मानते हैं कि सामग्री का क्रॉस-सेक्शन क्षेत्र संपूर्ण विरूपण प्रक्रिया के दौरान नहीं बदलता है। यह सच नहीं है क्योंकि लोचदार और प्लास्टिक विरूपण के कारण विकृत होने पर वास्तविक क्षेत्र घट जाएगा। मूल क्रॉस-सेक्शन और गेज लंबाई पर आधारित वक्र को इंजीनियरिंग तनाव-खिंचाव वक्र कहा जाता है, जबकि तात्कालिक क्रॉस-सेक्शन क्षेत्र और लंबाई पर आधारित वक्र को वास्तविक तनाव-खिंचाव वक्र कहा जाता है। . जब तक अन्यथा न कहा जाए, इंजीनियरिंग तनाव-तनाव का आमतौर पर उपयोग किया जाता है।