تنش پسماند، Residual Stress

تنش پسماند، Residual Stress

تنش پسماند، Residual Stress

میله‌ای را در نظر بگیرید، که تا فراتر از نقطه‌ی تسلیم کشیده شود، وقتی بار برداشته شود، میله طول اولیه خود را به دست نمی‌آورد و تغییر شکل ماندگار پیدا می‌کند. اما پس از برداشتن بار همه تنش‌های موجود از بین می‌رود. البته نباید فرض شود این حالت همیشه وجود دارد. در حالت کلی، تنش‌های مختلف سازه پس از باربرداری به صفر باز نمی‌گردند. تنش‌هایی به نام تنش‌های مانده در قسمت‌های مختلف سازه باقی می‌ماند.

تنش پسماند تنشی است که پس از زدوده شدن تنش اعمالی به یک جسم جامد، در آن باقی می‌ماند. تنش پسماند می‌تواند سودمند یا زیانبار باشد. برای نمونه، لیزر باعث ایجاد تنش پسماند فشاری در قطعه‌های فلزی مانند تیغهٔ موتور توربین می‌شود.

 تنش پسماند می تواند ناشی از سازوکارهای گوناگون مانند تغییر شکل‌های ناکشسان، گرادیان دما یا تغییرات سازه‌ای باشد. برای نمونه، گرمای ناشی از جوش ممکن است باعث انبساط موضعی شود. پس از پایان جوشکاری، ممکن است بخشی از بخش‌ها با سرعت بیشتری سرد شوند و انقباض بیشتری پیدا کنند. این پدیده منجر به ایجاد تنش پسماند محلی می‌شود.

تنش‌های پسماند ناشی از ریخته‌گری، جوشکاری، و نورد گرم ممکن است بسیار بزرگ باشند ( تا مرحله بزرگی استحکام تسلیم). در صورت لزوم، می‌توان این تنش‌ها را از میان برداشت. این کار را می توان با گرم کردن مجدد کل نمونه تا دمایی در حدود 600 درجه سانتیگراد و سپس سرد کردن تدریجی آن در مدت 12 تا 24 ساعت انجام داد.

کاربردها

قرار دادن یک ماده تحت تنش پسماند فشاری، باعث جلوگیری از گسیختگی ترد (ترد شکنی) می‌شود. زیرا ترک‌های اولیه تحت تنش فشاری ایجاد شده‌اند. برای ایجاد گسیختگی ترد بر اثر توسعهٔ ترک، تنش کششی خارجی باید بر تنش فشاری پسماند غلبه کند.

ایجاد تنش پسماند

چند روش کاربردی برای ایجاد تنش پسماند یکنواخت در یک تیر وجود دارد. برای نمونه، خمش چهار نقطه‌ای با اعمال یک بار بر تیر، باعث افزایش تنش پسماند می‌شود.

مرجع: مقاومت مصالح، مولفین: فردیناند بی یر و راسل جانستون- ترجمه: ابراهیم موحدیان