Şekil değiştirme
Kısa tanım
Bir cismin yük altında boyundaki değişimin ilk boyuna oranıdır; birimsizdir ve malzemenin ne kadar uzadığını ya da kısaldığını gösterir.
Diğer adları: Birim şekil değiştirme, Gerinim, Strain
Bir çelik çubuğu çektiğinde gözle görülmese de biraz uzar. Bu uzamanın çubuğun ilk boyuna oranına birim şekil değiştirme (gerinim) denir ve ε harfiyle gösterilir: ε = ΔL / L₀. İki uzunluğun oranı olduğu için birimi yoktur; çoğu zaman yüzde ya da mikro-gerinim (µε, milyonda bir) olarak yazılır.
Gerilme ile ilişkisi: Hooke yasası
Malzemeye etki eden kuvvetin kesit alanına bölümü gerilmedir: σ = F / A. Elastik bölgede gerilme ile gerinim doğru orantılıdır: σ = E × ε. Buradaki E elastisite (Young) modülüdür; yapı çeliği için yaklaşık 200 GPa, alüminyum için 70 GPa, betonda sınıfına göre 25-35 GPa civarındadır.
Örnek: 2 metrelik bir çelik çubuk yük altında 1 mm uzarsa ε = 1 / 2.000 = 0,0005 (500 µε) olur. Çubuktaki gerilme σ = 200.000 MPa × 0,0005 = 100 MPa'dır. Kesit 400 mm² ise taşıdığı kuvvet 100 × 400 = 40.000 N, yani yaklaşık 4 tonluk yüktür. Bu hesapları gerilme ve şekil değiştirme hesaplamasıyla yapabilirsin.
Elastik ve plastik bölge
Yük kaldırıldığında malzeme eski boyuna dönüyorsa şekil değiştirme elastiktir. Akma sınırı aşılırsa kalıcı (plastik) şekil değiştirme başlar. Yapı çeliğinde akma genellikle 0,1-0,2'lik gerinim civarında başlar; yönetmelikler hesapları elastik bölgede tutacak güvenlik katsayıları öngörür.
Çekme ve basmada boyca şekil değiştirme olurken, bir yüzeyin diğerine göre kaymasıyla oluşan açısal değişime kayma şekil değiştirmesi denir; ilişkili gerilmeyi kayma gerilmesi hesabı verir. Yaylarda aynı doğrusal ilişki kuvvet-uzama biçiminde ifade edilir ve yay sabiti ile hesaplanır. Köprü ve binalarda gerinim ölçerler (strain gauge) yapı sağlığını izlemek için kullanılır.