Esneklik Nedir Kısaca Açıklaması

esneklik, belirli kuvvetlerin etkisi altında biçim değişikliğine (deformasyon) uğrayan bir cismin, bu kuvvetler kaldırıldığında eski biçimine ve boyutlarına dönme yeteneği. Bu tür yeteneği bulunan cisimler, esnek olarak tanımlanır. Çoğu katı madde az ya da çok esnektir, ama her madde belirli bir sınır değere kadar esner ve bunun üzerinde bir kuvvet uygu­landığında kalıcı biçim bozukluğu ortaya çıkar. Herhangi bir malzemenin, kalıcı ve tersinmez biçim bozukluğuna uğramadan dayanabileceği en yüksek gerilim değerine ya da birim alana düşen en büyük kuvvet miktarına esneklik sınırı denir. Esneklik sınırının üstündeki gerilimler malzemenin akmasına yol açar. Bu tür malzemeler için esneklik sınırı, esnek davranışın sona erip plastik davranışın başladığı noktadır. Esneklik Nedir Kısaca Açıklaması

Çoğu gevrek (kolayca kırılabilen) malzeme, es­neklik sınırının üzerinde gerildiğinde her­hangi bir plastik biçim bozulmasına girme­den çatlar ya da kırılır. Malzemelerin esnek­lik sınırı, türlerine ya da yapılarına göre değişiklik gösterir; örneğin bir çelik çubuk ya da tel, esneyerek gerçek uzunluğunun ancak yüzde l’i oranında uzayabilir, oysa kauçuk benzeri maddelerden yapılmış şerit­lerin esnek uzama oranı yüzde 1000’e ulaşabilir. Öte yandan çelik kauçuktan çok daha güçlüdür, çünkü bir kauçuk malzeme­nin çekilerek gerildiğinde kopmadan daya­nabileceği en büyük gerilim değeri (çekme dayanımı), çeliğinkinden çok daha düşüktür (yaklaşık yüzde l’i). Malzemelerin çekme dayanımı genellikle bu iki aşırı örneğin arasında değişir.

Çelik ve kauçuğun esneklik özelliklerinde­ki bu farklılık mikroskopik yapılarındaki farklılıktan kaynaklanır. Çelik ve öteki metallerin esnekliğini belirleyen, öteki maddelere oranla birbirine çok daha yakın konumlanan atomların arasında etkiyen kısa erimli kuvvetlerdir; malzeme üzerinde gerilim bulunmadığında, bu kuvvetler atomların her zamanki yerleşim düzeninde kalmasını sağlar. Gerilim uygulandığında atomlar arasındaki bağlar koparak küçük biçim değişikliklerine yol açabilir. Buna karşılık kauçuk benzeri malzemelerin ve öteki polimerlerin mikroskopik yapısı uzun molekül zincirlerinden oluşur; bu molekül zincirleri çekildiğinde açılarak uzar, esnek geri dönüş sırasında ise gene birbirine yaklaşır. Esnekliğin matematiksel kuramı ve bunun makine mühendisliği alanındaki uygulamaları, malzemelerin makroskopik düzeydeki davranışlarını dikkate alır. Bu davranışın ardında yatan mekanizmalarla ilgilenmez. Basit bir çekme deneyinde, çelik ve kemik gibi maddelerin esnek davra­nışı, çekme gerilimi (a, malzemenin birim kesit alanına düşen çekme kuvveti) ile uzama oranı (e, malzemenin uzamış haldeki uzunluğu ile başlangıç uzunluğu arasındaki farkın başlangıç uzunluğuna bölümü) ara­sındaki doğrusal ilişkiyle belirlenir. Bu ba­ğıntı, E, Young modülü (*) olmak üzere, a= Ee olarak gösterilir. E’nin değeri madde­nin özelliklerine bağlıdır. Çelik ve kauçuk için E’nin aldığı değerlerin birbirine oranı yaklaşık 100.000’dir. a = Ee denklemi, malzemelerin dayanımına ilişkin en önemli yasalardan biri olan Hooke yasası(*) olarak bilinir. Bu denklem, makroskopik büyük­lüklerden yararlanarak malzemenin yapısı (ya da bileşimi) üzerine bazı bilgiler verir. Hooke yasası, özellikle tek boyutlu biçim değişiklikleri için geçerlidir, ama kayma, burulma ve hacim değişikliği gibi olaylarla doğrusal bağıntı içinde bulunan gerinimle- rin ve gerilimlerin (er ve e’nin genelleştiril­mesi) de hesaba katılmasıyla daha genel (üç boyutlu) biçim değişikliklerine de uygula­nabilir. Doğrusal esneklik kuramının dayan­dırıldığı bu genelleştirilmiş Hooke yasası, uzama oranının yüzde 5’i aşmaması ve ortaya çıkan biçim değişikliklerinin bu ora­na karşılık gelmesi koşuluyla, tüm malzeme­lerin esneklik özelliklerine ilişkin oldukça iyi tanımlamalar sağlar. Bu kuramdan, mal­zeme ve yapı mühendisliği alanlarında ve sismik tedirginliklerin çözümlenmesinde yaygın olarak yararlanılır. Esneklik sınırın­dan farklı olarak oranlılık sınırı, belirli bir malzemenin Hooke yasasıyla tanımlanabile­cek esneklik özelliğinin son noktasını göste­rir; bu sınırdan sonra Hooke yasası geçer- sizleşir yani gerilimin gerinime (bağıl biçim değiştirme) ya da yükün yer değiştirmeye oranlı olma hali ortadan kalkar. Bazı esnek malzemelerin esneklik sınırı ile oranlılık sınırı hemen hemen aynıdır ve kimi zaman bu iki sınır birbirinden ayırt edilmez; ama başka malzemelerde bu iki sınır arasında oranlı olmayan bir esneklik bölgesi bulunur.

Doğrusal esneklik kuramı, kauçukta ya da deri gibi yumuşak insan dokularında oluşa­bilen büyük biçim değişikliklerinin tanım­lanmasında yeterli değildir. Çok küçük biçim değişikliklerinin dışında, bu maddele­rin esneklik davranışı doğrusal değildir ve basit gerilimler için a = /(e) biçimindeki yapısal yasayla gösterilebilir; burada /(e), e’nin matematiksel bir fonksiyonu olarak malzemenin özelliklerine bağlıdır ve e’nin çok küçük değerlerinde Ee’ye yaklaşır. Doğrusal olmayan bir ilişkide, doğrusal kuramdaki durumun tersine, e’nin aldığı değerlere karşılık gelen a değerleri için çizilen grafik bir doğru çizgi vermez. Geri­lim (er) etkisi altındaki malzemede depola­nan enerji [W(e)], a /(e) eğrisi altında kalan alana karşılık gelir. Bu enerji, öteki enerji biçimlerine dönüştürülerek kullanılabilir; örneğin bu enerji, mancınıkla atılan bir merminin kinetik enerjisi durumuna dönüş­türülebilir.

Depolanmış enerji fonksiyonu [W(e)], o ve e arasındaki kuramsal ilişkinin, çekme de­neyleri sonucunda elde edilen et ve e değerleriyle karşılaştırılması yoluyla belirle­nebilir. Bu yolla, çekilmekte olan bir malze­menin esneklik davranışı, depolanmış enerji fonksiyonu halinde tanımlanabilir. Esneklik kuramının önemli bir yanı, yukarda açıkla­nan tek boyutlu durumun genelleştirilmesi­ni ve üç boyutlu biçim değişikliklerini de içeren deneylerden elde edilen sonuçlara dayalı olarak gerinim-enerji fonksiyonunun özgül biçimlerinin çıkartılmasını olanaklı kılmasıdır.

Doğrudan deneysel inceleme olanağının bulunmadığı durumlarda, malzemenin dav­ranışını önceden kestirmek amacıyla geri­nim-enerji fonksiyonlarından yararlanılır. Özellikle makine parçalarının tasarımında bu fonksiyonlar kullanılır. Örneğin, titre­şimlerin soğurulmasının önem kazandığı köprü yataklarında ve motorlann oturduğu taşıyıcı yüzeylerde kauçuktan yararlanılır. Çoğu yapıda kullanılan çelik kirişlerin, levhaların ve çubukların esnek bükülme özelliği, binanın zarar görmeden büyük gerilimlere dayanmasını sağlar. Derinin es­nekliği ise, deri naklinin yapılabilmesini olanaklı kılar. Bu tür uygulamalara ilişkin problemler esneklik kuramının matematik­sel çerçevesi içinde çözülür. Matematiğin öngördüğü sonuçlar, önemli ölçüde malze­menin gerinim-enerji fonksiyonları halinde gösterilen özelliklerine bağlıdır ve buradan kalkarak bir dizi ilginç olgu modeli kurula­bilir.

Basıncın etkisi altında hacim değişikliğine uğrayan gazların ve sıvıların da esneklik özelliği vardır. Küçük hacim değişiklikleri için gazların ya da katiların hacim modülü (k), P = -k (V-Vo) IVo denklemiyle tanımlanır; burada P, kütlesi sabit bir malzemenin Vo hacmini Uy e indiren basınç değeridir. Gazlar genellikle sıvılardan ya da katilardan daha kolay sıkıştırılabildiğinden, bunların hacim modüllerinin değeri, sıvılarmkinden ya da katılarınkinden çok daha küçüktür. Katiların tersine sıvılar kayma gerilimine (bak. kayma modülü) dayana­maz ve bunların Young modülü sıfırdır. Ayrıca bak. malzemelerin biçim değiştirme­si ve akması.

Bir Cevap Yazın

E-posta hesabınız yayımlanmayacak. Gerekli alanlar * ile işaretlenmişlerdir