jännitysvenymäkäyrää

Jännitys-venymäkäyrä (stress-strain curve) on materiaalitekniikassa käytetty kuvaaja, joka havainnollistaa, miten materiaali reagoi mekaaniseen rasitukseen. Käyrä syntyy vetokokeessa mitatuista kuormitus- ja pitenemätiedoista. Sen avulla voidaan arvioida materiaalin käyttäytymistä eri kuormitustilanteissa.

Käyrän akselit ovat jännitys σ ja venymä ε. Englantilaisissa termeissä engineering-jännitys lasketaan σ = F/A0 ja venymä ε = ΔL/L0, kun taas true-strain/true-stress -versio käyttää näytteeseen kohdistuvaa, muuttuvaa poikkipinta-alaa. Käyrä kuvaa siis sekä voimaa että siitä seuraavaa pitenemää.

Elastinen alue on käyrän alkuosa, jossa jännitys ja venymä noudattavat lineaarisuutta Hooken lain mukaisesti (σ = Eε). Tässä materiaali palautuu muuntumatta ja sen jäykkyys määräytyy Youngin modulin E perusteella. Myötöraja tai rajajännitys merkitsee siirtymää elastisesta plastiseen, jonka jälkeen näytteessä alkaa plastinen venyminen.

Plastisessa alueessa jännitys kasvaa edelleen, mutta materiaalin kova relative plastinen venytys lisää kestävyyttä (strain hardening). Lopulta saavutetaan murtolujuus (ultimate tensile strength, UTS), jonka jälkeen näyte yleensä tarkoittaa paikallista ohenemista ja lopulta murtuu.

Käyrä heijastaa materiaalien erilaisia käyttäytymismahdollisuuksia: ductile (muovisesti venyvät) materiaalit antavat selkeän myötörajan ja huomattavan plastisen venymän, kun taas haurammat materiaalit murtuvat pienemmällä plastisella venymällä. Lisäksi kuormitusolosuhteiden, lämpötilan ja nopeuden vaikutukset näkyvät käyränä. Käytännössä sen arvoja käytetään suunnittelussa myötörajan, murtolujuuden ja plastisen venymän arviointiin.