כאשר בוחנים חומר בלחיצה מתיחה או צורות עומס אחרות ניתן לצייר עקום המשקף את המאמץ (stress, σ) כתלות בעיבור (strain, ε) שהדגימה עוברת (החומר מתעוות, מתקצר או נמתח).
עקומה זו קרויה עקומת עיבור-מאמץ (Stress - strain curve).
אם נמדוד 2 נקודות בתוך הדגימה זמן הפעלת העומס נגלה שהמרחק ביניהם יהיה שונה מאשר בזמן שהדגימה ללא עומס, זהו למעשה משמעות העיבור.
בעקום ניתן להבחין בשני אזורים: האזור האלסטי והאזור הפלסטי. בתוך האזור האלסטי החומר מתנהג כמעט כקפיץ והעיבור גדל ביחס ישר למאמץ. התנהגות זו פירושה כי באזור האלסטי בכל נקודה שנבדוק, היחס בין המאמץ לעיבור זהה. ברמה האטומית ניתן לתאר זאת כמתיחה וכפיפה של קשרים בין-אטומיים ללא שבירתם. שחרור של המעמס יגרום לדגימה לחזור למצב ההתחלתי ללא נזק נראה לעין. למעשה נוצר נזק מיקרוסקופי באזורים שונים בהם נוצרו ריכוזי מאמצים; לאחר מספר רב של עמיסות, סדר גודל של עשרות עד מאות אלפים של חזרות, הדגימה תישבר עקב עייפות החומר.
השיפוע של האזור האלסטי מיצג את היחס בין המאמץ לעיבור, יחס זה מתואר בחוק הוק (E= σ/ ε). בדגימה של חומר היחס מוגדר כ "מודול יאנג" או מודול האלסטיות של החומר (Young's modulus, E). מודול יאנג היא תכונה פנימית וקבועה של החומר שאינה תלויה בצורה או בגודל הדגימה.
במידה ועברנו את הנקודה בה החומר מתנהג באלסטיות העיוות שנוצר נותר קבוע ואנו מגדירים זאת כאזור הפלסטי של החומר. נזק בלתי הפיך זה פירושו שבירה של קשרים בין אטומיים. אזור זה מאופיין ביחס לא ישר בין המאמץ לעיבור; עליה קטנה במאמץ יכולה להוביל לעליה גדולה מאוד בעיבור. האזור הפלסטי תחום בתחילתו בנקודת הכניעה של החומר (yield point) המהווה את הקצה העליון של האזור האלסטי או הנקודה בה הדגימה מתחילה לעבור נזק בלתי הפיך ובסופו בנקודת הכשל שבה העיבור המקסימאלי ולאחריו הדגימה נשברת.
נקודת החיתוך של העקום עם הצירים (כפי שמתואר בתמונה) היא הנקודה בה אין עומס ולכן גם אין עיבור ומאמץ.
נקודה שנייה של חיתוך העקום עם הצירים יכולה להתרחש אם עברנו את נקודת הכשל (אז נוצר שינוי פלסטי בחומר, שינוי שאינו הפיך); במצב כזה לאחר הסרת העומס המאמץ ירד לאפס אך לא כך העיבור. החיתוך יכול להתרחש בכל נקודה שעל ציר X בתלות בשינוי הפלסטי שנוצר ובנחה שלא הגענו לנקודת השבירה שגרמה לריסוק הדגימה.
מאת: ד"ר מאיר ברק
מחלקה לביולוגיה מבנית
מכון ויצמן למדע.
הערה לגולשים
אם אתם חושבים שההסברים אינם ברורים מספיק או אם יש לכם שאלות הקשורות לנושא, אתם מוזמנים לכתוב על כך בפורום. אנו נתייחס להערותיכם. הצעות לשיפור וביקורת בונה תמיד מתקבלות בברכה.
