Mikä on vetolujuus?

Vetojännitys syntyy, kun materiaaliin kohdistetaan veto- tai venytysvoimaa. Stressi määritellään voimaksi, joka kohdistetaan poikkileikkausalueelle tyypillisillä yksiköillä kiloa neliötuumaa (psi) tai newtonia neliömetriä kohti, joka tunnetaan myös nimellä pascals (Pa). Materiaalille altistuvan rasituksen tyyppi riippuu voiman kohdistamisesta. Kolme perustyyppistä jännitystä ovat vetolujuus, puristus ja leikkaus. Tämän voiman ymmärtäminen on tärkeää materiaalien valinnassa konetekniikkaan ja suunnittelusovelluksiin.

Jännityksen alaisen esineen mitat muuttuvat rasituksen tai muodonmuutoksen vuoksi, joka ilmenee voimaa kohdistettaessa. Vetojännityksen alainen materiaali venyy tai venyy, kun se kokee rasitusta. Alhaiselle rasitukselle altistunut materiaali palaa alkuperäisiin mittoihinsa voiman poistamisen jälkeen. Suurilla jännityksillä materiaali ei ehkä palaa alkuperäiseen tilaansa, kun voima poistetaan ja muodostuu pysyvä muodonmuutos. Käytetyn jännityksen ja vastaavan rasituksen välistä suhdetta voidaan käyttää ennustamaan materiaalin käyttäytymistä, kun se altistuu vetojännitykselle.

Saatavilla on testauslaitteita, joilla voidaan mitata tarkasti materiaalin aiheuttama jännitys ja rasitus ja luoda jännitys-venymäkäyrä. Jännitys-venymäkäyrä antaa tyypillisesti käsityksen siitä, miten materiaali käyttäytyy käytettäessä vetovoimaa, ja määrittää suurimman sallitun jännityksen ennen pysyvää muodonmuutosta ja lopullista vikaa. Vetojännityksen mittaamiseksi testinäytteeseen kohdistuu vähitellen kasvava voima ja näytteen pidentämiseen ja lopulta rikkomiseen tarvittava voima mitataan ja kirjataan. Materiaaleilla, jotka ovat alttiina vetojännitykselle ja jotka deformoituvat suuresti ennen vikaantumista, katsotaan olevan suuri elastisuus.

Suurin vetojännitys, jonka materiaali kestää ennen kuin se epäonnistuu, tunnetaan vetolujuutena tai lopullisena vetolujuutena. Lopullisen vetolujuuden arvo vaihtelee suuresti eri materiaaleilla. Pehmeitä, taipuisia materiaaleja – kuten monia muovia, kumia ja metalleja – pidetään joustavina ja ne käyvät läpi merkittävän muodonmuutoksen ennen täydellistä vikaantumista. Kovilla ja haurailla materiaaleilla, kuten betonilla ja lasilla, on vain vähän tai ei lainkaan muodonmuutoksia ennen täydellistä vikaantumista. Lopullista vetolujuutta monille erilaisille metalleille, puulle, lasille, kumille, keramiikalle, betonille ja muoville on saatavana eri materiaaliominaisuuksien käsikirjoista.