Tại sao đồ uống có thể bị vỡ khi uốn cong?

Hầu hết mọi người đã có kinh nghiệm di chuyển tab nhôm có thể qua lại cho đến khi nó vỡ ra. Nó thường chỉ mất một vài chuyển động qua lại hoàn chỉnh trước khi tab bị hỏng.

Nhôm có thể với tab ở lại

Nguyên nhân gốc rễ của tab bị phá vỡ là gì?

Các nguyên nhân có thể có vẻ là:

Một gãy xương mệt mỏi.
Một sự nhấn mạnh của kim loại.
Một kết quả của biến dạng dẻo.

Nhưng đó là cái nào?

— hazzey
nguồn

Tôi khá chắc chắn rằng điều này chủ yếu là phản ứng căng thẳng của vật liệu khi tải theo chu kỳ vượt quá mức căng thẳng năng suất, nhưng tôi có thể phải mua một hộp gì đó trên đường về nhà để xác minh suy nghĩ của mình bằng thực nghiệm.

— Trevor Archibald

Câu trả lời:

Mỗi khi bạn uốn cong nhôm dưới nhiệt độ kết tinh lại, các hạt vĩ mô trở nên nhỏ hơn: điều này được gọi là công việc lạnh. Các cạnh của tab được kéo dài hoặc nén. Hiệu quả giống như ví dụ cán bên dưới. Đây thực sự là một biến dạng dẻo: tab giữ nguyên vị trí và không uốn cong lại và giữ nguyên vị trí.

công việc lạnh

Nguồn

Những gì bạn vừa làm là làm cho các hạt đó khó trượt hơn, làm cho vật liệu cứng hơn và tăng sức mạnh. Tuy nhiên, bạn cũng đã làm cho nó dễ uốn hơn rất nhiều (và giòn hơn). Nếu bạn uốn cong một cái muỗng, thật khó để uốn cong nó trở lại hình dạng chính xác. Điều này là do khu vực đó đã được làm lạnh và cứng hơn so với kim loại xung quanh.

đồ thị

Nguồn

Điều tương tự cũng xảy ra với tab nhôm của bạn, ngoại trừ việc có một điểm bị gãy. Bạn có thể nghĩ về nó giống như chùm tia bên dưới: Bạn đang uốn nó với độ lệch cố định tương ứng với một góc nhất định. Tại một số thời điểm khi độ dẻo của bạn giảm, bạn sẽ vượt qua giới hạn căng thẳng và nó sẽ chụp.

uốn

Nguồn

Mặc dù nó có vẻ mệt mỏi, nhưng từ góc độ kỹ thuật thực sự không phải là thuật ngữ chính xác để sử dụng. Mệt mỏi được sử dụng để mô tả các vấn đề thường xuất hiện sau vài nghìn chu kỳ tải.

— BeyondLego
nguồn

Tôi muốn +1 nhưng tôi nghĩ rằng có một vài quan niệm sai lầm cần làm sáng tỏ. (1) Các hạt không bị nhỏ hơn, khối lượng (xấp xỉ) được bảo toàn trong biến dạng dẻo. Họ chỉ thay đổi hình dạng. (2) Các loại hạt không trượt tương đối với nhau. Thay vào đó, đồng bằng nguyên tử trong các hạt riêng lẻ bị trượt do trật khớp. Trật khớp xây dựng như tiến trình trượt, gây ra cứng công việc, mà bạn nên đề cập. Điều này gây ra sự thay đổi hình dạng hạt. (3) Làm việc chăm chỉ gây ra sự gia tăng sức mạnh và giảm độ dẻo, xem wiki

— wwarriner

(4) Khi biến dạng dẻo tiếp tục qua độ bền kéo của kim loại, quá trình uốn cổ bắt đầu. Lý thuyết đằng sau những gì xảy ra tiếp theo ở cấp độ vi cấu trúc vẫn chưa hoàn toàn rõ ràng, nhưng người ta tin rằng khi sự thắt cổ xảy ra, sự sai lệch ở quy mô nano sẽ hình thành đến mức chúng bắt đầu hình thành lỗ chân lông ở quy mô vi mô và phá vỡ các vị trí bắt đầu. Một khi điều này xảy ra, các lỗ chân lông hoạt động như các bộ tập trung căng thẳng, tạo ra sự biến dạng hơn nữa gần lỗ chân lông, khiến chúng mở rộng và cuối cùng kết hợp với nhau, hoặc kết lại. Khi các lỗ chân lông kết lại, các vết nứt quy mô vĩ mô hình thành.

— wwarriner

Khi lỗ chân lông mở rộng, ít vật liệu kết nối hai bên của vùng thắt cổ, và sự căng thẳng tiếp tục tập trung vào vật liệu còn lại, làm tăng tốc biến dạng khi có lực không đổi. Bạn thực sự có thể cảm thấy điều này xảy ra khi tab bị uốn cong qua lại. Cuối cùng, các kết nối cuối cùng giữa hai phần vỡ, dẫn đến vỡ macro cuối cùng và tab bị ngắt.

— wwarriner

Mệt mỏi là sự căng thẳng trên một vật liệu do tải theo chu kỳ. Sự so sánh tốt nhất là một dải cao su. Khi bạn kéo nó lên và kéo dài ra vì sự mệt mỏi làm cho độ đàn hồi bị bào mòn và nó sẽ ngày càng dẻo hơn cho đến khi dải băng bật ra. Mặc dù về mặt kỹ thuật, tab bị vỡ do biến dạng dẻo, gãy mỏi sẽ đúng hơn là biến dạng dẻo không gây ra gãy cho đến khi tab được tải nhiều lần hơn so với dự định vòng đời.

— C0V3RT_KN1GHT
nguồn

Tôi không đồng ý, tôi không nghĩ rằng mệt mỏi thực sự là một sự cân nhắc khi phần kéo dài trong 3 chu kỳ. Tải theo chu kỳ là một yếu tố, nhưng nó còn nhiều hơn vì biến dạng dẻo vẫn còn sau khi tab được trả về vị trí tự nhiên.

— Trevor Archibald

@TrevorArchibald chúng ta có thể chia tóc ở đây, nhưng những gì bạn mô tả dường như là thứ được gọi là 'mệt mỏi chu kỳ thấp' .

— Dan

Liên kết đó nói "mệt mỏi chu kỳ thấp." là 10.000 chu kỳ hoặc ít hơn. Trên thực tế, con số đó ít hơn 10.000, nhưng tôi vẫn nghĩ rằng chúng ta đang ở trong phạm vi biến dạng dẻo cho đến khi nó bị vỡ. Tải mỏi sẽ vẫn không vượt quá giới hạn UTS hoặc giới hạn kéo dài của vật liệu, tôi nghĩ chế độ thất bại này không.

— Trevor Archibald

Mệt mỏi (theo hiểu biết tốt nhất của tôi) chỉ áp dụng khi tải dưới mức căng thẳng năng suất của vật liệu, điều này chắc chắn không xảy ra ở đây vì nó biến dạng dẻo với mỗi lần uốn.

— BeyondLego

Độ lớn của biến dạng này ở một mức độ hoàn toàn khác với những gì bạn mong đợi trong một kịch bản tải theo chu kỳ. Bạn có thể ngắt tab mà không cần thực hiện một chu trình hoàn chỉnh. Câu trả lời làm việc / ôm ấp lạnh lùng đi thẳng vào nguyên nhân gốc rễ mà không yêu cầu trường hợp đặc biệt của việc tải xe đạp, vì vậy tôi nghĩ rằng đó là một lời giải thích tốt hơn một chút.

— Không khí

Hầu như tất cả mọi người là một phần đúng. Bạn có thể thất bại trong việc kéo vòng bằng cách quá tải đơn giản trong một 'chu kỳ' hoặc bạn có thể tích lũy biến dạng dẻo trong ba hoặc bốn chu kỳ. Điều này thường sẽ không được coi là mệt mỏi chu kỳ thấp nhưng tôi không biết rằng có giới hạn thấp hơn về số lần áp dụng Luật Paris.

— lần thứ 2
nguồn