lujuusominaisuus

Lujuusominaisuus on materiaaleille ominainen kyky vastustaa kuormitusta siten, että materiaali ei muutu pysyvästi tai katkea liikaa. Se kuvaa, kuinka suuri vastustus kuormitukselle rakenteessa on. Lujuusominaisuudet riippuvat sekä materiaalin mikro- ja makrorakenteesta että ulkoisista tekijöistä, kuten lämpötilasta, kuormituksen suunnasta ja kuormitusnopeudesta. Erilaisissa materiaaleissa korostuvat erityisesti seuraavat piirteet: muodonmuutoksen rajapiste (yield strength), lopullinen lujuus (ultimate tensile strength), venymä (ductility), iskunkestävyys sekä väsymislujuus. Kuitenkin myös kovuus, torsio- ja lämpötilariippuvuus sekä kestävyys ympäristöolosuhteissa vaikuttavat kokonaisuuteen.

Mittaaminen ja standardit

Lujuusominaisuuksia mitataan ja kuvaillaan standardoitujen testien avulla. Vetokoe tuottaa jännitys-venymäkäyrän, josta määritellään muodonmuutoksen rajapiste sekä lopullinen lujuus ja venymä. Iskusävy arvioidaan Charpy- tai Izod -testeillä. Väsymislujuutta selvitetään syklisillä kuormituksilla, ja kovuutta määritetään kovuusmittauksilla kuten Brinell-, Rockwell- tai Vickers -menetelmillä. Lisäksi voidaan tutkia lämpötilan ja kuormitusnopeuden vaikutuksia.

Sovellukset

Lujuusominaisuudet ohjaavat materiaalivalintoja ja suunnittelua sekä tuotteiden turvallisuutta että taloudellisuutta. Metallien, polymerien ja komposiittien lujuusominaisuudet määrittelevät niiden käyttöalueet, kestävyyden elinkaaren sekä käyttäjäolosuhteet. Jokaisessa suunnittelutilanteessa arvioidaan, mitkä lujuusominaisuudet ovat kriittisiä ja miten ne voivat muuttua käyttölämpötilassa, kuormituksessa tai vuodenaikojen mukaan.