مقاومت کششی چیست و چگونه اندازه گیری می شود؟

مقاومت کششی (Tensile Strength) یک ویژگی مکانیکی مهم است که نشان‌دهنده مقدار حداکثر نیروی کششی (فشار به سمت بیرون) که یک ماده یا مواد انجام دهنده تحمل می‌کند، است. این ویژگی از اهمیت ویژه در طراحی و مهندسی مواد، به ویژه در انتخاب مواد ساختمانی و تجهیزات، می‌باشد. مقاومت کششی اغلب به واحد فشار ورودی (MPa) یا به واحد فشار نیروی طولی (PSI) یا کیلونیوتن بر سانتی‌متر مربع (kN/cm²) اندازه گیری می‌شود.

محاسبه مقاومت کششی عموماً با آزمون‌های آزمایشگاهی انجام می‌شود. روش استاندارد برای اندازه‌گیری مقاومت کششی عبارت است از:

آماده‌سازی نمونه: نمونه ماده مورد آزمون باید به ابعاد و شکل مناسبی برش داده شود. نمونه‌ها ممکن است به صورت نمونه‌های آزمایشی با شکل‌ها و ابعاد مختلف باشند.

آزمون کششی (Tensile Test): نمونه بین گره یا کلمپ‌ قرار می‌گیرد و نیرو به طور متداول به نمونه اعمال می‌شود به صورتی که نمونه به سمت بیرون کشیده می‌شود. در همین حین، نیرو و تغییرات طول نمونه نسبت به طول اولیه آن رصد می‌شود. مقاومت کششی برابر با نیروی حداکثر کششی است که نمونه تحمل می‌کند.

تجزیه و تحلیل نتایج: اطلاعات مربوط به نیرو و تغییرات طول در طول آزمایش در نمودار مشهود شده و مقاومت کششی از نقطه که شیب نمودار متوقف می‌شود به دست می‌آید.

معمولاً مقاومت کششی به عنوان یک ویژگی مکانیکی مهم برای تصمیم‌گیری در زمینه انتخاب مواد ساختمانی و طراحی قطعات و تجهیزات مورد استفاده قرار می‌گیرد. انواع مواد مختلف (فولاد، آلومینیوم، پلاستیک، و …) مقاومت کششی متفاوتی دارند و انتخاب مواد به توجه به این ویژگی بسیار مهم است.

فرمول محاسبه مقاومت کششی

در این فرمول، σ مقاومت کششی، F نیروی کششی و A مساحت مقطع عرضی نمونه است.

برای مثال، اگر نیروی کششی اعمال شده به نمونه 1000 نیوتن باشد و مساحت مقطع عرضی نمونه 10 میلی متر مربع باشد، مقاومت کششی نمونه 100 MPa خواهد بود.

مقاومت کششی یک ماده با عوامل مختلفی از جمله نوع ماده، ترکیب شیمیایی، ساختار کریستالی و دمای آن تعیین می شود.

در کاربردهای مهندسی، مقاومت کششی یک ماده برای طراحی سازه ها و تجهیزات اهمیت زیادی دارد. به عنوان مثال، مقاومت کششی فولاد معمولاً برای طراحی پل ها، ساختمان ها و سایر سازه های فولادی استفاده می شود.