Verlenging uitgelegd:definitie, berekening en betekenis in materiaalkunde

Rek is de meetbare neiging van een materiaal om uit te rekken als het onder spanning staat. Ingenieurs gebruiken een gestandaardiseerde testprocedure en een haltervormig testmonster om het karakteristieke rekgedrag van een bepaald materiaal te evalueren. De verlenging van het monster wordt uitgedrukt als een percentage; de ​​toename in lengte wordt gedeeld door de oorspronkelijke lengte en vermenigvuldigd met 100 om deze waarde te berekenen. 

Rek is belangrijk omdat het een maatstaf is voor de ductiliteit van een materiaal:het vermogen om te vervormen zonder te breken. Dit is een belangrijke maatstaf voor 3D-printbare materialen, omdat deze relevant is voor de praktische duurzaamheid van 3D-geprinte componenten in toepassingen in de echte wereld. In dit artikel wordt de rek gedefinieerd, het belang ervan, en hoe deze te berekenen.

Wat betekent verlenging?

Rek is de mate waarin een materiaal permanent langer wordt als het een trekkracht (rek) ervaart. Het is een numerieke maatstaf voor de ductiliteit van het materiaal:hoe gemakkelijk het onder spanning vervormt. Het wordt gemeten onder zeer specifieke gecontroleerde omstandigheden, zodat de rekwaarden kwantitatief tussen materialen kunnen worden vergeleken.

De rek wordt specifiek gemeten met behulp van een gestandaardiseerde vorm van monstermateriaal, waarop vervolgens een bekende trekkracht inwerkt. De lengte waarmee het materiaalmonster langer wordt, wordt gemeten totdat de kracht groot genoeg is om het monster te breken.

Wat is rek in de fysica van vervorming?

Rek in termen van de fysica van vervorming is een maatstaf voor hoeveel een element langer wordt wanneer het wordt blootgesteld aan trekspanning. Het wordt uitgedrukt als de verhouding tussen de nieuwe lengte en de oorspronkelijke lengte.

Wat is verlenging in de astronomie?

Verlenging in de astronomie is een maatstaf voor de hoekafstand tussen een lichaam in het zonnestelsel en de zon, gezien vanaf de aarde. Het beschrijft de relatieve positie van planeten en andere hemellichamen in het zonnestelsel, vergeleken met de aarde en de zon.

Wat is rek in de geometrie?

Verlenging in de geometrie verwijst naar het uitrekken van een geometrische vorm langs een of meer assen. Als een vierkant bijvoorbeeld in een tweedimensionaal vlak langs één as zou worden verlengd, zou het een rechthoek worden. Als een kubus in een driedimensionale ruimte langs een enkele as zou worden uitgerekt, zou deze een rechthoekig prisma worden. Dit concept is belangrijk bij geometrische transformaties.

Wat is rek in de plasmafysica?

Verlenging in plasmafysica verwijst naar de vorm van een fusieplasma. Een plasmawolk kan worden gevormd, en de verlenging van een bepaalde vorm wordt gedefinieerd als de verhouding van de lengte van de wolk op zijn langste as tot de lengte van zijn kortste as. Verlenging is een belangrijke factor omdat langgerekte plasmawolken doorgaans minder stabiel en moeilijker te beperken zijn.

Wat is rek in de biologie?

Verlenging in de biologie is een onderdeel van het DNA-translatieproces, waarbij eiwitten worden opgebouwd uit RNA dat is getranscribeerd uit DNA. Meer specifiek is verlenging de tweede fase van de translatie, die plaatsvindt tussen de initiatie en de beëindiging van het proces. Verlenging verwijst naar de verlenging van de aminozuurketen tijdens translatie.

Hoe bereken je de rek van een materiaal?

De rek van een materiaal wordt berekend volgens internationale testnormen. De meest gebruikelijke standaard voor het berekenen van rek is ASTM D412. Het specificeert de vorm van het te gebruiken materiaalmonster. De vorm wordt een halter genoemd, omdat hij grofweg langwerpig is, maar met bredere uiteinden (om vast te pakken) en een dunnere strook in het midden, die langer wordt als je eraan trekt.

Het materiaalmonster wordt door een testmachine vastgegrepen en er wordt een steeds grotere trekkracht (rek) op de halter uitgeoefend. De testmachine meet hoe de monsterlengte toeneemt bij toenemende spanning. Deze gegevens worden in een grafiek uitgezet. De rek wordt berekend als de mate waarin de lengte van het materiaal toeneemt, gedeeld door de oorspronkelijke lengte. Dit wordt uitgedrukt als een percentage. 

Wat is de formule van verlenging?

De formule voor verlenging is de vervorming (toename in lengte) van een monster gedeeld door de oorspronkelijke lengte van het monster, vermenigvuldigd met 100 (om te zetten in een percentage).

Percentage verlenging =100 x ((eindlengte - oorspronkelijke lengte) / oorspronkelijke lengte)

Of, geschreven met symbolen: 

Percentage rek =ɛ =(ΔL/L) x 100

Wat is de eenheid van verlenging?

De rek wordt gerapporteerd als een percentage, dus technisch gezien heeft het geen eenheid. Dit komt omdat de verlenging van een materiaal een verhouding is van de lengteverandering van het materiaal wanneer het breekt tot de oorspronkelijke lengte van het monster. De verhouding wordt omgezet naar een percentage.

Wat is het symbool voor verlenging?

Het symbool voor verlenging is de kleine Griekse letter ε (epsilon). 

Wat is het belang van verlenging?

Kennis van rek is belangrijk, zodat u kunt begrijpen hoeveel een materiaal onder spanning zal vervormen. Het kan worden gebruikt als maat voor de ductiliteit. De vervorming en ductiliteit van een materiaal zijn belangrijk om te weten voor toepassingen waarbij enige vervorming verwacht wordt, zoals bij vangrails. Omgekeerd is rek een belangrijke factor bij het ontwerpen van onderdelen zoals deurscharnieren die onder belasting zeer weinig vervorming kunnen verdragen.

Wat is rek bij 3D-printen?

Rek bij 3D-printen is de hoeveelheid vervorming die een 3D-geprint materiaal kan weerstaan voordat het breekt. Het is een indicatie van hoe duurzaam een ​​3D-geprint item zal zijn. De groeiende populariteit van 3D-printen heeft de slechte mechanische sterkte van veel printbare materialen en technologieën (zoals FDM of hars) onderstreept.

Is rek een belangrijke maatstaf bij 3D-printmaterialen?

Ja, rek is een belangrijke overweging bij het kiezen van 3D-printmaterialen, omdat het informatie geeft over hoeveel het materiaal kan vervormen zonder te breken. De fysieke eigenschappen van de samenstellende materialen bepalen de bruikbaarheid van 3D-geprinte componenten. Veel items moeten duurzaam zijn om praktisch te zijn in reële omstandigheden. 

Wordt er een apparaat gebruikt om de rek van materialen te meten?

Ja, er zijn speciaal ontworpen apparaten voor het meten van de rek van materialen volgens internationale normen zoals ASTM D412. Deze testsystemen bestaan ​​uit een aantal componenten, die elk bedoeld zijn voor bepaalde materiaaltesten. 

Ten eerste heeft het apparaat grepen die elk uiteinde van het materiaal van de halter vasthouden. Ten tweede maakt het testsysteem gebruik van een meetapparaat, een extensometer genaamd, om de verandering in de lengte van het monster te meten naarmate er toenemende spanning wordt uitgeoefend. Het is ook mogelijk om machines te gebruiken die zijn voorzien van klimaatkamers. Door de grepen, het materiaalmonster en de extensometer te omhullen, controleren ze de omgevingsomstandigheden (zoals de temperatuur) om onder zeer specifieke omstandigheden te kunnen testen.

Een aantal gespecialiseerde leveranciers vervaardigen deze testsystemen voor verkoop aan elke organisatie die regelmatig tests moet uitvoeren volgens normen zoals ASTM D412.

Wat zijn de verschillende soorten rekmetingen?

De verschillende soorten rekmetingen zijn als volgt: 

1. Ductiliteit

Ductiliteit is het vermogen van een materiaal om te vervormen zonder te breken. Materialen die niet ductiel zijn, worden in plaats daarvan bros genoemd:ze vervormen heel weinig voordat ze breken. De ductiliteit van een materiaal kan worden afgeleid uit een aantal metingen. De meest voorkomende is het percentage rek, maar de verkleining van het oppervlak en cupping-tests kunnen ook belangrijk zijn.

2. Rek bij breuk

Rek bij breuk is de gemeten rek van een materiaalmonster op het punt waarop het breekt. Er wordt trekspanning op het materiaalmonster uitgeoefend, waardoor het langer wordt. Naarmate deze spanning toeneemt, zal het uitrekken van het materiaal eerst elastisch zijn (kan terugkeren naar de oorspronkelijke positie wanneer de spanning wordt opgeheven) en vervolgens plastisch (permanente vervorming). Als de spanning blijft worden uitgeoefend nadat plastische verlenging heeft plaatsgevonden, zal het materiaal uiteindelijk breken. De lengte op dit punt is de rek bij breuk, vaak uitgedrukt als een percentage verlenging vergeleken met de oorspronkelijke lengte.

Wat is procentuele verlenging?

Het percentage rek is het percentage dat een materiaal uitrekt voorbij zijn oorspronkelijke lengte voordat het daadwerkelijk breekt. De rek wordt gemeten als de lengteverandering van een materiaalmonster, gedeeld door de oorspronkelijke lengte, vermenigvuldigd met 100 om dit om te zetten in een percentage.

Hoe bereken je het percentage verlenging?

Het percentage rek wordt berekend met behulp van gegevens van een testsysteem. Eerst wordt het te testen materiaal gegoten of machinaal bewerkt in een specifieke haltervorm volgens de internationale norm ASTM D412.

Ten tweede wordt de halter van materiaal in de testmachine geklemd en wordt er een trek- (rek)kracht uitgeoefend. Een extensometer meet de toename in lengte binnen het dunne gedeelte van de halter. Deze relatie tussen lengte en treksterkte kan in een eenvoudige grafiek worden uitgezet. De test eindigt wanneer de halter breekt.

Tenslotte wordt uit deze gegevens het percentage rek berekend. De verandering in de totale lengte gedeeld door de startlengte vermenigvuldigd met 100 geeft het percentage verlenging.