ข้อแตกต่างของ Stress และ Strain และความสัมพันธ์ของ Yield Strength และ Tensile Strength

ข้อแตกต่างของ Stress และ Strain และความสัมพันธ์ของ Yield Strength และ Tensile Strength

ในวิศวกรรมและอุตสาหกรรม มีพื้นฐานสำคัญที่เราจำเป็นที่จะต้อง นั้นก็คือ Stress และ Strain ซึ่งเป็นคำศัพท์ที่พบได้บ่อยในงานอุตสาหกรรมที่มีการใช้วัสดุ และทั้งสองค่านี้จะนำพาไปถึงการทดสอบวัสดุเพื่อหาค่า Yield Strength และ Tensile Strength ค่าพวกนี้ นับว่าเป็นคุณสมบัติของวัสดุที่มีบทบาทสำคัญใน กระบวนการผลิตต่างๆ ในการเลือกวัสดุมาใช้ผลิต และยังรวมไปถึงการทำ R&D

Yield และ Tensile Strength และ Compress force และทั้ง Shear Force

Yield Strength คืออะไร

Yield Strength คือ ค่าความเค้นสูงสุดที่วัสดุสามารถรับได้ ก่อนจะเกิดการเปลี่ยนแปลงรูปร่างอย่างถาวรหรือหากเทียบเป็นพลาสติก ก็คือพลาสติกยืดจนถึงที่สุดก่อนจะเกิดการเปลี่ยนรูปร่าง กล่าวอีกนัยหนึ่งก็คือ Yield Strength เป็นค่าที่บอกเราว่า เราสามารถใช้งานวัสดุที่มีการยืดได้มากน้อยเพียงใดโดยไม่ทำให้เกิดความเสียหาย

ตัวอย่างของค่า Yield Strength เช่น ในการสร้างสะพาน การทราบว่าค่า Yield Strength ของเหล็กหรือวัสดุที่เลือกใช้ จะช่วยให้วิศวกรสามารถกำหนดขีดจำกัดความปลอดภัยในโครงสร้างได้ ดังนั้นการพิจารณาค่า Yield Strength จึงถือว่าเป็นหัวใจสำคัญในการออกแบบงานทุกประเภท และรวมทั้งกระบวนการผลิตทั้งหมด

Tensile Strength คืออะไร

Tensile Strength คือ ค่าความเค้นสูงสุดที่วัสดุสามารถรับได้ก่อนจะแตก เป็นตัวบ่งชี้ความแข็งแรงสูงสุดของวัสดุ ซึ่งมีความสำคัญอย่างยิ่งสำหรับการเลือกใช้วัสดุที่ต้องรับแรงดึง

ในการผลิตสายเคเบิลหรือโครงสร้างสะพานแขวน วัสดุที่มีค่า Tensile Strength สูงจะสามารถรองรับน้ำหนักได้ดีกว่าและมีความปลอดภัยสูงกว่า การวิเคราะห์หาค่า Tensile Strength จึงช่วยให้มั่นใจได้ว่าวัสดุที่เลือกใช้งานจะไม่เกิดข้อผิดพลาดจากภายใต้แรงดึงที่กำหนดไว้ 

ข้อแตกต่างระหว่าง Yield Strength และ Tensile Strength

ความหมายของ Yield และ Tensile

  • Yield Strength คือค่าความเค้นที่วัสดุเริ่มเปลี่ยนรูปร่าง เปลี่ยนสภาพจากเดิมไป
  • Tensile Strength คือค่าความเค้นสูงสุดที่วัสดุสามารถรับได้ก่อนแตก

ตำแหน่งในกราฟ Stress-Strain Curve

  • ค่า Yield Strength อยู่ในช่วงต้นของกราฟในเขต Elastic
  • ค่า Tensile Strength อยู่ที่จุดสูงสุดของกราฟ

การใช้งานค่า Yield และ Tensile

  • Yield Strength ใช้สำหรับป้องกันการเสียรูปร่างถาวรของวัสดุ
  • Tensile Strength ใช้เพื่อประเมินความแข็งแรงสูงสุดของวัสดุ

Stress และ Strain

ความสัมพันธ์ระหว่าง Stress และ Strain มักถูกนำเสนอผ่านกราฟ Stress-Strain Curve ซึ่งสามารถให้ข้อมูลเกี่ยวกับพฤติกรรมของวัสดุในสภาวะต่างๆ ได้อย่างละเอียด

Stress คืออะไร

Stress คือ แรงต่อหน่วยของพื้นที่ที่กระทำกับวัสดุ มีหน่วยเป็น Pascal (Pa) หรือ N/m² Stress เป็นตัวแปรสำคัญที่ใช้วิเคราะห์ความแข็งแรงของวัสดุ

Strain คืออะไร

Strain คือ การเปลี่ยนแปลงรูปร่างหรือขนาดของวัสดุเมื่อได้รับแรงกระทำ เป็นอัตราส่วนระหว่างการยืดหรือหดตัวกับขนาดเดิมของวัสดุ Strain ไม่มีหน่วย เนื่องจากเป็นค่าเชิงสัดส่วน

การดูกราฟ Stress-Strain Curve

ในกราฟเราจะเห็นจุดที่สำคัญๆ ที่จะแบ่งไปตาม สภาพของวัสดุ ก่อนจะแตกหัก หรือสิ้นสภาพจากรูปแบบเดิมของวัสดุ 

Proportional Limit

จุดเริ่มก่อนถึงจุดสูงสุดของความแค้นวัสดุ (Yield Stress Point)

Upper Yield Stress Limit

จุดสูงสุด ก่อนเริ่มการเปลี่ยนแปลงของวัสดุ

Ultimate Stress point

จุดสูงสุดของการเปลี่ยนแปลงของวัสดุ ก่อนที่จะวัสดุจะสิ้นสภาพ

Fracture

วัสดุแตกหัก และสิ้นสภาพรูปของวัสดุ

Strain Hardening

ระยะของการเปลี่ยนแปลงรูปร่างของวัสดุ

Necking

ระยะของการเริ่มจะแตกหัก สิ้นสภาพการเป็นวัสดุ

Elastic Region

ระยะของจุดยืดขยาย

Plastic Region

ระยะของการเริ่มแปรสภาพ เปลี่ยนรูปร่างของวัสดุ

ความสำคัญของ Tensile Strength

ในงานวิศวกรรมและอุตสาหกรรม Tensile Strength มีบทบาทสำคัญอย่างมาก ไม่ว่าจะเป็นการออกแบบโครงสร้าง การเลือกวัสดุสำหรับงานก่อสร้าง หรือแม้แต่การผลิตชิ้นส่วนยานยนต์ การทราบค่า Tensile Strength จะช่วยลดความเสี่ยงของความเสียหายและยังช่วยเพิ่มความมั่นใจในประสิทธิภาพของวัสดุ ที่นำมาใช้งานหรือมาใช้ในกระบวนการผลิต

ตัวอย่างเช่น การผลิตที่มีการใช้ชิ้นส่วนที่เป็นพลาสติกและจะต้องมีการนำไปยืดขึ้นรูป หากผู้ผลิตไม่ทราบถึงคุณสมบัติขของพลาสติกที่นำมาใช้ อาจจะเกิดความเสียหายได้จากการผลิตเช่นการงอเกินไปจนหัก การเปลี่ยนสารภาพแต่อยู่ในจุดที่แตกหักง่าย ดังนั้นการเลือกใช้วัสดุที่มีค่า Tensile Strength ให้เหมาะสมจึงเป็นสิ่งที่ไม่ควรมองข้าม

การหาค่า Tensile Strength หรือที่เราเรียกว่า Tensile Testing

ปัจจุบันมีเครื่องมือและเครื่องมือที่ช่วยในการวิเคราะห์ Tensile Strength ได้อย่างแม่นยำและรวดเร็ว หนึ่งในนั้นคือการใช้เครื่อง Universal Testing Machine (UTM) ซึ่งสามารถทดสอบแรงดึงและสร้างกราฟ Stress-Strain Curve ที่แสดงพฤติกรรมของวัสดุได้อย่างละเอียด

นอกจากนั้น ยังมีฐานข้อมูลวัสดุออนไลน์ อย่าง Total Materia ที่เป็นฐานข้อมูลระดับโลก รวบรวมข้อมูล Tensile Strength และสมบัติอื่นๆ ของวัสดุหลากหลายประเภท เพื่อช่วยให้วิศวกรและโรงงานอุตสาหกรรมสามารถค้นหาข้อมูลได้ง่ายและรวดเร็ว และยังสามารถใช้ในเชิงเปรียบเทียบเพื่อหาวัสดุทดแทนได้อีกด้วย

(สามารถส่งคำขอมาที่เรา เพื่อใช้งาน Trial ได้ฟรีอีกด้วย กดที่นี้และ)

อ่านบทความเพิ่มเติม เกี่ยวกับการทดสอบแรงดึง

สินค้าที่เกี่ยวข้องกับการทดสอบแรงดึง

Database ของวัสดุ (Material) และเป็นเพียง database เดียวที่ได้รับการรับรอง จาก ISO 9001 และ การรับรอง 27001 ในวงการอุตสาหกรรมระดับโลก

ฐานข้อมูลสำหรับการค้นหาข้อมูลคุณสมบัติของวัสดุจากทั่วทุกมุมโลก ทำให้คุณสามารถค้นหา Tensile Strength ของวัสดุต่างๆ ได้อย่างรวดเร็ว ช่วยประหยัดเวลาในการวิเคราะห์และออกแบบโครงสร้าง

Precision Universal Testing Machine เครื่อง UTM ที่ถูกใช้ในการทดสอบวัสดุ ทดสอบในคุณสมบัติเชิงกลของโลหะและพลาสติก มาพร้อมกับระบบประมวลระดับสูง ให้การทำ Data sampling ด้วยความรวดเร็ว พร้อมทั้งการควบคุมอัตโนมัติให้ได้ ผลการวัดที่มีความแม่นยำสูง พร้อมกับการทำงานผสานของ Crosshead อัจฉริยะ (คานทดสอบ)

รองรับการทดสอบ Tensile Strength และ Stress-Strain Curve ได้อย่างครบวงจร ช่วยให้คุณได้ข้อมูลที่ถูกต้องและสามารถนำไปใช้ในการตัดสินใจเลือกวัสดุได้อย่างมั่นใจ

Picture of Koffaree S.

Koffaree S.

Digital marketing and Content designer of IKKI Thailand
ตลาดอุตสาหกรรม นับเป็นตลาดที่ใหญ่ที่สุดอันดับต้นๆของประเทศ และการเข้าใจตลาดของอุตสาหกรรม ในทัศนคติของตัวผมเอง ผมมองคำว่า User Experience หรือ ประสบการ์ณการใช้งานของผู้ใช้งาน เป็นหัวใจหลักของการเข้าถึงตลาดอุตสาหกรรม

ในทุกๆครั้ง คำถามมากมายที่ผมมักถามตัวผมเองก่อนเสมอ… สินค้าจะไปเพิ่มอะไรในโรงงาน คุณภาพการผลิตเพิ่มขึ้นไหม ระบบการทำงานจะมีการเปลี่ยนแปลงไหม ระบบการทำงานดีขึ้นไหม ผลตอบแทนที่ได้รับจากการลงทุน…
ซึ่งการตอบคำถามต่างๆเหล่านี้ อันดับแรก คือการมองเห็นศักยภาพของสินค้าของเรา หน้าที่เราจึงเป็นการที่เราจะต้องเข้าใจ ระบบการทำงานในโรงงานทั้งหมด ในสินค้าของเรา และการใช้งานของสินค้า เพื่อการมอบ User Experience ที่ยอดเยี่ยมให้กับลูกค้า