Vetojännityksen

Vetojännitys tarkoittaa normaalijännitystä, joka kohdistuu materiaaliin, kun sitä venytetään aksiaalisen voiman suuntaisesti. Sen suuruus määritellään sigma = F / A0, jossa F on vetomäärä ja A0 on alkuperäinen poikkipinta-ala. Yksikkö on pascal (Pa); käytännössä arvoja ilmoitetaan megapaskeina (MPa). Vetojännitys voi ilmetä sekä elastisesti että muovisesti riippuen kuorman suuruudesta ja materiaalin ominaisuuksista.

Materiaalin käyttäytyminen vetojännityksessä jaetaan elastiseen ja muoviseen alueeseen. Elastisella alueella jännitys kasvaa lineaarisesti venymän kanssa; Hooken laki antaa sigma = E · epsilon, missä E on Youngin moduuli ja epsilon = delta L / L0 on suhteellinen venymä. Kun jännitys ylittää lujuusrajan (yield strength), alkaa pysyvä muodonmuutos eli plastinen alue. Murtolujuus (ultimate tensile strength, UTS) on suurin jännitys, jonka materiaali kestää ennen murtumista.

Vetokoe on standardoitu testi, jolla mitataan voima-venymäkäyrä ja sen perusteella määritetään materiaalin ominaisuuksia. Näytteet valmistellaan tarkasti ja kuormitus tapahtuu normaalissa vetosuunnassa; tuloksena saadaan arvoja kuten lujuus (yield strength), murtolujuus (UTS) sekä muodonmuutoksen notkeus (venymä ennen murtumaa). Kansainvälisiä standardeja ovat esimerkiksi ISO 6892-1 ja ASTM E8/E8M.

Sovelluksissa vetojännitys on keskeinen suunnittelukriteeri rakennus- ja koneenosille. Se vaikuttaa materiaalin valintaan, turvallisuusmitoitukseen sekä kestävyyteen, etenkin, kun otetaan huomioon lämpötila, nopeus ja mahdollinen väsymiskuorma.