Strain

1. (Mechanics of Materials)
รายวิชา
กลศาสตร์ของวัสดุ
รหัส ENBE106
ผศ.ธรรม์ณชาติ วันแต่ง

2. บทที่ 2
(Strain)

3. เนื้อหา
บทที่ 1 ความเค้น 3 ชั่วโมง
บทที่ 2 ความเครียด 3 ชั่วโมง
บทที่ 3 กฎของฮุก 3 ชั่วโมง
บทที่ 4 ทฤษฏีพลังงานความเครียดและความเค้นเข้มข้น 3 ชั่วโมง
บทที่ 5 ความเค้นความเครียดเมื่ออุณหภูมิเปลี่ยนแปลงและความเค้นความเครียดในวัสดุ
ที่ต่อกัน 3 ชั่วโมง
บทที่ 6 การบิดของเพลา 3 ชั่วโมง
บทที่ 7 ความเค้นภายในผนังบางภายใต้แรงกระทาสองทิศทาง 3 ชั่วโมง
บทที่ 8 แผนภาพแรงเฉือนและโมเมนต์ดัดในคาน 6 ชั่วโมง
บทที่ 9 ความเค้นในคานและการโก่งตัวของคาน 6 ชั่วโมง
บทที่ 10 ความเค้นเฉือนในคานและการรวมความเค้น 6 ชั่วโมง
บทที่ 11 การออกแบบคานและเพลา 3 ชั่วโมง
บทที่ 12 การแตกหักของวัสดุ 3 ชั่วโมง
กลศาสตร์ของวัสดุ (Mechanics of Material)

4. หัวข้อเนื้อหาประจาบท
1. ความเครียด
2. การทดสอบแรงดึง
3. ความสัมพันธ์ระหว่างความเค้นและความเครียด
4. แรงกระทาแนวแกนในท่อนวัสดุ
5. ความเครียดที่เกิดในโครงสร้างที่ต่อยึดเข้าด้วยกัน
6. บทสรุป
7. แบบฝึกหัดทบทวน
8. เอกสารอ้างอิง

5. วัตถุประสงค์เชิงพฤติกรรม
เมื่อเรียนจบบทเรียนนี้แล้ว ผู้เรียนควรจะ
1. สามารถอธิบายลักษณะความเครียดได้
2. สามารถคานวณความเครียดได้
3. สามารถอธิบายลักษณะการทดสอบแรงดึงได้
4. สามารถอธิบายความสัมพันธ์ระหว่างความเค้นและ
ความเครียดได้
5. สามารถคานวณแรงกระทาแนวแกนในท่อนวัสดุได้
6. สามารถอธิบายความเครียดที่เกิดในโครงสร้างที่ต่อยึดเข้า
ด้วยกันได้

6. http://production.pcru.ac.th/staff_tan.html

7. (Strain)

8. ความเครียด หมายถึง
ความเครียด (กลศาสตร์) การวัดการเปลี่ยนรูปของวัตถุ
ที่เกิดจากแรงภายนอกมากระทา โดยแสดงการกระจัด
สัมพัทธ์ระหว่างอนุภาคในวัตถุ
ความเครียด (ชีววิทยา) การที่สิ่งมีชีวิตไม่สามารถ
ตอบสนองอย่างพอเหมาะต่อความต้องการทาง
กายหรือจิต

9. 
ความเครียด คือ อัตราส่วน
ระหว่างส่วนที่ยืดออกเมื่อรับแรง
ต่อความยาวเดิม

10. ลักษณะแรงกระทาภายนอก
(Analysis of Internal Forces)

13. เมื่อมีแรงกระทาเพิ่มมากขึ้นจนวัตถุไม่
สามารถคงสภาพสมดุลอยู่ได้ก็จะเกิด
การเปลี่ยนรูปไป
การเปลี่ยนรูปนี้อาจเกิดการยืดตัวหรือหด
ตัวก็ได้แล้วแต่ลักษณะของแรงกระทา
อัตราส่วนความยาวที่เปลี่ยนไปนี้เรียกว่า
ความเครียด

14. เอฟซิลอน

15. อัตราส่วนความยาวที่เปลี่ยนไป
ชนิดของวัสดุ ขนาดของแรงกระทา
ลักษณะการยึดปลายของวัสดุ อุณหภูมิของวัสดุขณะรับแรงกระทา

16. ประโยชน์จากการทาให้วัสดุเกิดอัตราส่วนที่เปลี่ยนรูปไป

17. แต่ในทางกลับกันงานบางอย่างอาจไม่ต้องการให้วัสดุเกิดอัตราส่วนที่
เปลี่ยนรูปเลย

19. เอฟซิลอน

23. การทดสอบแรงดึง

24. การทดสอบแรงดึง
ก่อนนาไปใช้งานจาเป็นที่จะต้องทาการทดสอบวัสดุเพื่อหาคุณสมบัติ
เชิงกลก่อนเสมอ
วิธีการการทดสอบความแข็งแรงของวัสดุตามมาตรฐานที่ใช้
กันอยู่ในปัจจุบัน ได้แก่
การทดสอบวัสดุตามมาตรฐานขององค์กรนานาชาติ (ISO)
มาตรฐานของสหรัฐอเมริกา (ASTM)
มาตรฐานของญี่ปุ่น (JIS)
มาตรฐานของเยอรมัน (DIN)
มาตรฐานของสมาคมมาตรฐานอุตสาหกรรมไทย (สมอ.)
เป็นต้น

30. การทดสอบแรงดึงมี
วัตถุประสงค์เพื่อหาค่า
ความแข็งแรงของวัสดุที่ทน
ต่อแรงดึงสูงสุด ค่าความ
เค้นคราก และอัตราการยืด
ตัวของวัสดุ
ใช้ขนาดชิ้นงานทดสอบแรงดึงตามมาตรฐานของ ASTM
Li = 50.8 mm
di = 12.8 mm

31. เครื่องบันทึกสาหรับวัดการยืดตัวของชิ้นงานดังกล่าวเรียกว่า เอ็กซ์เทนโซ
มิเตอร์ (Extensometer) หรือเกจวัดความเครียดแบบความต้านทานไฟฟ้า
(Electrical resistance strain gage)
มอเตอร์และชุดควบคุมแรงดึง ชุดหัวจับชิ้นงานทดสอบ ชุดวัดการยืดตัวของชิ้นงาน
ทดสอบ และอุปกรณ์วัดความเครียด

32. การลบมุมที่ต่างกันด้วย
เพื่อลดการเกิดความเค้น
เข้มข้น (Stress
Concentration)
การลบมุม (Fillet)
ให้เกิดการขาดในช่วง
บริเวณ gage
length ความยาว
กาหนด

33. ทดสอบเพื่อหาความสัมพันธ์ระหว่างความเค้นและ
ความเครียด
ทาการเพิ่มแรงดึงอย่างช้าๆและควบคุมให้ชิ้นทดสอบ
ยืดตัวอย่างสม่าเสมอ จนชิ้นงานขาดในช่วงความยาว
กาหนด

35. วัสดุแข็งเหนียว (Ductile Material) (ก) และวัสดุแข็ง
เปราะ (Brittle Material) (ข)
กราฟความสัมพันธ์ระหว่างความเค้นและความเครียด

36. วัสดุแข็งเหนียว วัสดุชนิดนี้เมื่อรับแรงในช่วง
ยืดหยุ่น เมื่อนาแรงออกวัสดุจะกลับคืนรูปทรงเดิม
แต่ถ้ารับแรงในปริมาณที่มากจนถึงจุดคราก
(Yield point) จะเกิดการแอ่นตัวหรือยืดตัว
แล้วหลังจากนั้นจะเกิดการเปลี่ยนรูปร่างแบบถาวร
เมื่อรับแรงมากขึ้นแล้วจึงเกิดการแตกหัก ข้อดีของ
วัสดุชนิดนี้จะทาให้สังเกตได้ก่อนที่จะเกิดการ
แตกหักเสียหาย เพราะจะมีการครากของวัสดุ
ก่อนที่จะเกิดการแตกหัก เช่น เหล็กเหนียว

37. วัสดุแข็งเปราะ วัสดุชนิดนี้จะมีจุดครากที่น้อย
มาก จนบางครั้งอาจถือว่าวัสดุชนิดนี้ไม่มีจุด
ครากก็อาจกล่าวได้ เราจะไม่มีโอกาสสังเกตเห็น
อาการต่างๆของวัสดุล่วงหน้าได้เลย เพราะการ
แตกหักจะเกิดขึ้นในช่วงยืดหยุ่นเชิงเส้น คือรับ
แรงไปมากขึ้นๆจนเกิดการแตกหักในที่สุด การ
แตกหักแบบนี้จึงอันตรายมากโดยเฉพาะ
โครงสร้างที่ใหญ่ ๆ หรือเครื่องจักรใหญ่ เช่น
เหล็กหล่อ คอนกรีต

41. ความสัมพันธ์ระหว่างความเค้น
และความเครียด

42. ช่วงยืดหยุ่น (Elastic Deformation) และช่วงเปลี่ยนรูปถาวร (Plastic
Deformation)

43. 1. ความเค้นสัดส่วนจากัด (Proportional limit)
จะมีค่าอยู่ในช่วงความเครียดที่ 0-0.0012

44. 2. ความเค้นคราก (Yield stress หรือ Yield strength)
ในการทดสอบเหล็กเหนียวเมื่อรับแรงจนถึงความเค้นครากแล้วชิ้นทดสอบจะ
ยืดตัวเองโดยที่ไม่ต้องเพิ่มแรงดึงจะใช้แรงดึงเท่าเดิม เรียกว่า การเปลี่ยนรูป
ถาวรสมบูรณ์ (Perfectly plastic)

45. 3. ความเค้นสูงสุด (Ultimate stress)
4. ความเค้นขาด (Fracture stress or Rupture)

46. 5. เปอร์เซ็นต์ในการยืดตัว (Elongation)
ความสามารถในการยืดตัวของวัสดุ (Ductility)
6. เปอร์เซ็นต์การลดพื้นที่หน้าตัดของชิ้นทดสอบ (Ar)

51. แรงกระทาแนวแกนในท่อนวัสดุ

52. แรงกระทาแนวแกนในท่อนวัสดุ

54. 0.4 mm

56. วัสดุที่ต่างชนิดกันจะส่งผลต่อทิศทางของแรงกระทาในชิ้นงาน เมื่อ
อุณหภูมิสูงขึ้นและเมื่ออุณหภูมิลดลง

58. ที่มา ข้อสอบสภาวิศวกร

65. ความเครียดที่เกิดในโครงสร้างที่ต่อ
ยึดเข้าด้วยกัน

66. ความเครียดที่เกิดในโครงสร้างที่ต่อยึดเข้าด้วยกัน

73. 1
7
32
40
48
56
71
57
63
66

74. บทสรุป

75. บทสรุป

79. Andrew Pyte & Jaan Kiusalaas. (2012). Mechanics of Materials. (2nd ed.).
Stamford : Cengage Learning.
Ferdinand P. Beer. et al. (2012). Mechanics of Materials. (6th ed.). New
York : McGraw-Hill.
Ferdinand P.Beer & E. Russell Johnston, Jr, (1992). Mechanics of
Materials. (2nd ed.). McGraw-Hill.
เดช พุทธเจริญทอง. (2548). ทฤษฎีลาสติซิตีและการเปลี่ยนรูปถาวร.
กรุงเทพฯ : ศูนย์ส่งเสริมกรุงเทพ.
มงคล จิรวัชรเดช. (2548). กลศาสตร์วัสดุ. กรุงเทพฯ : แมคกรอฮิล.
ศุภชัย ตระกูลทรัพย์ทวี.(2543). กลศาสตร์ของแข็ง. กรุงเทพฯ : สมาคม
ส่งเสริมเทคโนโลยี (ไทย-ญี่ปุ่น).
เอกสารอ้างอิง

80. แบบฝึกหัดทบทวน
2, 4, 6, 8 และ 10
ส่งภายในวันจันทร์ ที่ห้อง 18/5203
เฉลยอาทิตย์หน้า