प्रत्यास्थ विरूपण

Elastic deformation

प्रत्यास्थ विरूपण किसी सामग्री पर बल लगाए जाने पर उसके आकार या आकार में अस्थायी परिवर्तन को संदर्भित करता है । बल हटा दिए जाने पर सामग्री,अपने मूल आकार और आकार में आ जाती है। यह एक प्रतिवर्ती विकृति है, जहां सामग्री स्प्रिंग की तरह व्यवहार करती है।

आधारभूत व्यवहार

जब किसी सामग्री पर कोई बल लगाया जाता है, तो यह सामग्री के भीतर के परमाणुओं या अणुओं को उनकी मूल स्थिति से विस्थापित कर देता है। इस विस्थापन के परिणामस्वरूप सामग्री के आकार या आकृति में परिवर्तन होता है। हालाँकि, प्रत्यास्थ विरूपण में, परमाणुओं या अणुओं के बीच के बंधन स्थायी रूप से टूटे या पुनर्व्यवस्थित नहीं होते हैं।

ध्यान देने योग्य

यहाँ यह भी ध्यान देना योग्य है की एक बार जब आरोपित बल को विलोपित कर दिया जाता है, तो किसी पदार्थ से बनी सामग्री, अपने मूल आकार और आकृति में पुनर्स्थापित हो जाती है । ऐसा इस लीये होता है क्यों की परमाणु या अणु अपनी मूल स्थिति में पुनावृत हो जाते हैं। उस सामग्री का यह व्यवहार, एक स्प्रिंग के समान है, जो बल के अधीन हो कर, सामग्री को विस्तृत या संपीड़ित कर देता है, साथ ही साथ बल प्रभाव समाप्त होने पर, अपने मूल आकार में पुनर्स्थापित कर देता है।

प्रत्यास्थ सीमा : विरूपण का अत्याधिक मान

File:Pannzerung plastische deformation.png

किसी प्रक्षेप्य के प्रभाव के परिणामस्वरूप स्टील कवच प्लेट का प्लास्टिक विरूपण। निष्क्रिय अग्नि सुरक्षा सामग्रियों के साथ स्टील कवच का संयोजन करते समय, भले ही उनके पास परिवेश पर अच्छा प्रभाव प्रतिरोध हो, यह विचार करना उचित है कि कैसे भंगुर और/या संपीड़ित निष्क्रिय अग्नि सुरक्षा सामग्री एक बार आग से तनावग्रस्त हो जाती है, जहां इस तरह के प्लास्टिक विरूपण से सामग्री ढीली हो कर संरचनात्मक रूप से विफल हो सकती है। सर्वप्रथम,नकारात्मक परिणामों का अंत करने के लिए, निष्क्रिय अग्नि सुरक्षा सामग्रियों के साथ, किसी भी कवच ​​सामग्री का संयुक्त उपयोग, अग्नि परीक्षण द्वारा निर्माण उद्देश्य के लिए उपयुक्त रूप से प्रमाणित होना चाहिए। अग्नि कांड की स्थिति में ऐसी संयुक्त पदार्थों से बनी हुई सामग्री में स्टील पहले फैलता है और फिर अग्नि रोध का प्राबल्य खो देता है। इसका तात्पर्य यह है कि यदि इस प्रकार के सयुक्त पदार्थों से बनी सामग्रियों में ,साधारण स्टील का उपयोग होने पर, कवच अग्निरोधी नहीं रहेगा क्योंकी प्रक्षेप्य से संपर्क में आने पर उत्पन्न ताप के प्रभाव स्वरूप,तनावग्रस्त अवस्था,ऐसी सामग्री की अवरोधन क्षमता को कम कर देती है और सयुक्त पदार्थों से बनी सामग्री का कवच फट सकता है । ऐसे कवचों की अवरोधन क्षमता कम हो जाती है क्योंकि अग्नि अवस्था होने के के कुछ ही क्षणों के पश्चात, स्टील कवच नरम हो जाता है।

प्रत्यास्थ विरूपण किसी सामग्री की प्रत्यास्थ सीमा के मूल्य के अंतर्गत होता है। प्रत्यास्थ सीमा, तनाव या बल की वह अधिकतम मात्रा है, जिसे कोई सामग्री, बल हटाए जाने के बाद भी, अपने मूल आकार में लौटने में सक्षम होने तक झेल सकती है। यदि आरोपित बल प्रत्यास्थ सीमा से अधिक हो जाता है, तो पदार्थ से बनी सामग्री सुघट्य (प्लास्टिक) विरूपण से गुजर सकती है, जहां यह आकार या आकृति में स्थायी परिवर्तन हो सकता है।

पदार्थ विज्ञान और अभियंत्रिकी (इंजीनियरिंग) में प्रत्यास्थ विरूपण, एक महत्वपूर्ण अवधारणा है क्योंकि यह किसी भी पदार्थ से बनी हुई सामग्री को स्थायी रूप से विकृत किए बिना तनाव या बलों को अवशोषित और वितरित करने की अनुमति देता है। कई दैनिक जीवन की सामग्रियां, जैसे रबर बैंड, स्प्रिंग्स और संरचनाओं में उपयोग की जाने वाली धातुएं, कुछ हद तक प्रत्यास्थ व्यवहार प्रदर्शित करती हैं।

हुक का नियम

सामान्य धातुएँ, चीनी मिट्टी की चीज़ें और अधिकांश स्फटिक (क्रिस्टल) रैखिक तन्यता और एक लघु मात्र में तन्यता प्रदर्शित करते हैं।

रैखिक विरूपण,तन्यता के संदरभ में हुक के नियम द्वारा नियंत्रित होता है ।

   $\sigma =E\epsilon$

जहाँ

   $\sigma$ आरोपित बलाघात है;

   $E$ एक भौतिक स्थिरांक है जिसे यंग मापांक या तन्य मापांक कहा जाता है;

   $\epsilon$ परिणामी तनाव है।

यह संबंध केवल तन्यता की सीमा तक मान्य हैं । यह ये भी इंगित करता है कि बलाघात बनाम तनाव, वक्र की ढलान का उपयोग यंग मापांक ($E$) का निरूपण करने के लिए भी किया जा सकता है। प्रायः अभियंतागण (इंजीनियर) तन्यता परीक्षणों में इस गणना का उपयोग करते हैं।

ध्यान देने योग्य

ध्यान दें कि सभी लोचदार सामग्री रैखिक लोचदार विरूपण से नहीं गुजरती हैं; कुछ, जैसे कंक्रीट, ग्रे कास्ट आयरन और कई पॉलिमर, अरेखीय तरीके से प्रतिक्रिया करते हैं। इन सामग्रियों के लिए हुक का नियम अनुपयुक्त है।

बहुतिकी में तनाव के संदर्भ में अस्थायी या तन्य विरूपण का अध्ययन यांत्रिकी (मैकेनिकल) और संरचनात्मक अभियांत्रिकी में उपयोग की जाने वाली सामग्रियों, जैसे कंक्रीट और स्टील पर आरोपित किए जाने वाले बल, जो अति लघु विरूपण के अधीन होते हैं, पर मान्य है । इस प्रकार के तनाव (इंजीनियरिंग स्ट्रेन) को अति सूक्ष्म विकृति (इनफिनिटसिमल स्ट्रेन) सिद्धांत द्वारा उद्यत किया गया है, जिसे सूक्ष्म विकृति (आंग्ल भाषा में स्माल स्ट्रेन) सिद्धांत, लघु विरूपण सिद्धांत, लघु विस्थापन सिद्धांत, या लघु विस्थापन-ढाल सिद्धांत भी कहा जाता है बल लगने से दोनों प्रकारकर की (तनाव व घूर्णन) अवस्था लघु मात्रा में प्रदर्शित होती हैं।

संक्षेप में

प्रत्यास्थ विरूपण को समझने से इंजीनियरों और वैज्ञानिकों को विभिन्न भार और बलों के अधीन सामग्रियों को अभिकल्पित करने और उनके व्यवहार की भविष्यवाणी करने में मदद मिलती है, जिससे संरचनाओं और घटकों की सुरक्षा और कार्यक्षमता सुनिश्चित होती है।