Vì sao vật liệu vẫn có thể biến dạng dần dù tải không tăng?
Khám phá mở rộng – Vật lý 10
Vật liệu có thể tiếp tục biến dạng theo thời gian dưới một tải được duy trì vì cấu trúc bên trong vẫn có những quá trình chuyển động và sắp xếp lại. Hiện tượng ấy gọi là từ biến. Một lần thử đặt lực trong thời gian ngắn chưa mô tả hết hành vi của chi tiết sau nhiều giờ hoặc nhiều năm.
Không phải mọi đáp ứng xuất hiện tức thì
Lò xo đàn hồi đơn giản cho trực giác rằng một mức lực tương ứng một độ giãn. Với vật liệu thật, nhiệt độ và thời gian chịu tải có thể làm mối liên hệ phức tạp hơn. Vật có thể đổi hình ngay khi đặt tải rồi còn tiếp tục đổi chậm về sau.
Hình dung một giá đỡ không gãy trong ngày đầu nhưng độ võng tăng dần khi giữ đồ lâu. Ví dụ đặt ra câu hỏi cần kiểm tra, chứ không xác nhận mọi giá đỡ võng đều chỉ do từ biến: liên kết lỏng hay hư hỏng khác cũng có thể liên quan.
Trong kim loại nóng, bên trong vẫn hoạt động
Ở điều kiện nhiệt độ và ứng suất phù hợp, chuyển động lệch mạng trong tinh thể và sự khuếch tán nguyên tử có thể góp phần tạo biến dạng theo thời gian. Nhiệt độ ảnh hưởng mạnh tới tốc độ những quá trình này.
Vì vậy, chi tiết kim loại làm việc trong môi trường nóng có thể cần được đánh giá theo cả thời gian sử dụng. Không thể lấy sức chịu tải ở nhiệt độ phòng rồi áp nguyên vẹn cho một bộ phận nóng trong máy.
Polymer cũng có câu chuyện thời gian
Nhiều polymer có đáp ứng đàn hồi nhớt. Dưới tải duy trì, biến dạng có thể tăng dần; khi bỏ tải, một phần có thể hồi theo thời gian. Cấu trúc, nhiệt độ và lịch sử tác động quyết định diễn biến, nên không gán một tốc độ chung cho mọi loại nhựa.
Từ biến cũng khác thư giãn ứng suất: ở tình huống sau, người ta giữ mức biến dạng và quan sát ứng suất giảm. Hỏi đại lượng nào được giữ giúp tránh trộn hai hiện tượng.
Hiểu lầm: không tăng lực thì vật không thể tiếp tục đổi hình. Thời gian là một biến quan trọng của nhiều vật liệu.
Ghi nhớ: xét tải, nhiệt độ và thời gian cùng nhau. Từ biến dưới tải duy trì khác mỏi do tải lặp, dù một chi tiết thật có thể chịu nhiều cơ chế đồng thời.
Đọc thêm
- Vì sao bọt nhớ hình hồi lại chậm sau khi bỏ tay ra?
- Vì sao kim loại đã biến dạng dẻo có thể khó biến dạng tiếp hơn?