Dlaczego naprężenie rzeczywiste jest wyższe niż naprężenie nominalne?

Naprężenie rzeczywiste jest wyższe od naprężenia nominalnego, ponieważ uwzględnia rzeczywistą powierzchnię, na którą przykładane jest obciążenie, która zmniejsza się w miarę odkształcania materiału. Z drugiej strony naprężenie nominalne oblicza się na podstawie pierwotnego pola przekroju poprzecznego przed odkształceniem.

W miarę jak materiał ulega odkształceniu plastycznemu, jego pole przekroju poprzecznego zmniejsza się, co powoduje rozłożenie obciążenia na mniejszą powierzchnię. Powoduje to wyższe naprężenie rzeczywiste w porównaniu z naprężeniem nominalnym, które opiera się na początkowej, większej powierzchni przekroju poprzecznego.

Związek między naprężeniem rzeczywistym a naprężeniem nominalnym można zrozumieć poprzez koncepcję odkształcenia inżynierskiego i odkształcenia rzeczywistego. Odkształcenie inżynieryjne definiuje się jako zmianę długości podzieloną przez długość pierwotną, podczas gdy odkształcenie prawdziwe uwzględnia rzeczywistą zmianę długości w stosunku do chwilowej długości materiału.

Naprężenie rzeczywiste definiuje się jako obciążenie podzielone przez rzeczywiste pole przekroju poprzecznego, które uwzględnia zmniejszenie powierzchni w wyniku odkształcenia. Jednakże naprężenie nominalne oblicza się jako obciążenie podzielone przez pierwotne pole przekroju poprzecznego, które pozostaje stałe w całym procesie odkształcania.

Gdy materiał ulega odkształceniu, rzeczywiste odkształcenie rośnie szybciej w porównaniu z odkształceniem inżynieryjnym. Dzieje się tak, ponieważ prawdziwe odkształcenie uwzględnia rzeczywiste odkształcenie, podczas gdy odkształcenie inżynieryjne opiera się na pierwotnej długości.

Różnica między naprężeniem rzeczywistym a naprężeniem nominalnym staje się tym bardziej znacząca, im bardziej materiał ulega większemu odkształceniu plastycznemu. W początkowych stadiach odkształcenia różnica może być niewielka, ale w miarę dalszego odkształcania się materiału naprężenie rzeczywiste coraz bardziej odbiega od naprężenia nominalnego.

Dlatego naprężenie rzeczywiste zapewnia dokładniejsze odwzorowanie rzeczywistego naprężenia doświadczanego przez materiał podczas odkształcenia plastycznego, biorąc pod uwagę zmniejszenie pola przekroju poprzecznego i rzeczywiste odkształcenie.