Stressivenymäkäyrät

Stressivenymäkäyrät ovat materiaalitieteessä käytettyjä kuvaajia, jotka esittävät jännityksen ja venymän välisen suhteen. Niitä kutsutaan yleisesti jännitys-venymäkäyriksi ja niiden avulla voidaan arvioida kappaleen mekaanisia ominaisuuksia sekä käyttäytymistä kuormituksen aikana.

Koeopetus ja mitoitus: Käyrät saadaan yleensä suorittamalla standardivetokoe (esimerkiksi ISO/EN/ASTM). Näyte kiinnitetään testeriin ja vedetään hallitusti, kunnes se katkeaa. Jännitys σ lasketaan jakamalla voima originaalisella poikkipinta-alalla ja venymä ε on muutos pituudessa jaettuna alkuperäisellä pituudella. Alussa käyrä on lineaarinen, ja sen jyrkkyys määrittelee materiaalin Youngin moduulin (E), eli elastisen alueen kulmakertoimen.

Keskeiset piirteet: Stressivenymäkäyrä sisältää elastisen alueen, jossa muutos on pääosin palautuva, sekä plastisen alueen, jossa muutos on pysyvä. Yield-point tai -kynnys osoittaa, milloin plastinen muutos alkaa. Murtolujuus (ultimate tensile strength, UTS) on suurin jännitys käyrällä, ja sen jälkeen tapahtuva kaasumainen oheneminen johtaa ns. neckingiin ja lopulliseen murtumaan. Alueen alle jäävä pinta liittyy materiaalin sitkeyteen tai kestävyysarvoon (toughness), eli siihen, kuinka paljon energiaa materiaali voi absorboida ennen murtumista.

Materiaalityypit ja ympäristö: Metallit, polymeerit ja keraamit käyttäytyvät erilaisilla tavoilla. Metallit osoittavat usein selkeän elastisen sekä yield-alueen, polymersit voivat olla viskoelastisia ja lämpötilan sekä ajonopeuden vaikutus on tärkeä, kun taas keraamit ovat usein taipumattomia plastiseen muodonmuutokseen. Kuormitusehdot, lämpötila ja nopeus vaikuttavat käyrän muotoon.

Rajoitukset ja lisämenetelmät: Engineering-jännitys-venymäkäyrä eroaa true-stress-true-strain-käyrästä suurten muodonmuutosten aikana. Lisäksi kurva ei välttämättä kuvaa monimutkaisia kuormitusolosuhteita, kuten kiertojännityksiä tai sykli-rasitusta, eikä se ota huomioon anisotrooppia tai mikromuodonmuutoksia.