ZA test warunków skrajnych Jest to test eksperymentalny przeprowadzany na próbce materiału w celu określenia odporności na naprężenia rozciągające. Dzięki niemu można poznać wiele właściwości mechanicznych materiału i określić, czy jest on odpowiedni dla konkretnego projektu..
Próbka to zwykle cylinder o nazwie probówka. Jest to poddawane naprężeniu polegającemu na przyłożeniu dwóch przeciwnych sił na końcach, które rozciągają pręt i odkształcają go. Test jest kontynuowany z coraz większym wysiłkiem, aż próbka ostatecznie pęknie.
Zwróć uwagę na wielkość sił i odkształcenie, które wywołują one w próbce, od małych sił, które nie powodują trwałego odkształcenia, po naprężenie, które powoduje pęknięcie części..
Na tym kończy się zbieranie danych i sporządzany jest wykres naprężenie-odkształcenie, który posłuży do analizy zachowania materiałów, takich jak metale, ceramika, cement, drewno i polimery..
Indeks artykułów
Eksperyment jest wykonywany przy użyciu specjalnych maszyn, takich jak ta pokazana na rysunku 1, które zapewniają niezbędny wysiłek, aby załadować, a następnie rozładować materiał w celu oceny odkształcenia..
Jeśli chodzi o próbkę, jest to rura o stałym przekroju, cylindryczna, prostokątna lub kwadratowa, której wymiary są znormalizowane. Końce są szersze, aby ułatwić zaciskanie w uchwycie próbki, jak pokazano na rysunku 2 po lewej stronie.
Długość początkowa Llub Skalibrowany obszar jest mierzony i oznaczany na probówce. Następnie jest mocowany do maszyny wytrzymałościowej i rozpoczyna się maszyna wytrzymałościowa..
Materiały zachowują się w różny sposób pod obciążeniem, co przedstawia poniższy wykres, dla którego użyto stali. Siły przyłożone na osi pionowej są oznaczone grecką literą σ, a odkształcenie na osi poziomej, zwane ε.
Odkształcenie nie ma wymiarów, ponieważ jest ilorazem zmiany długości próbki ΔL = Lfa - Llub i długość początkowa. A) Tak:
ε = ΔL / Llub
Z kolei wielkość naprężenia σ jest stosunkiem siły do pola przekroju poprzecznego.
Na wykresie wyróżniono dwa ważne obszary: strefę sprężystą i strefę plastyczną.
Gdy naprężenie rozciągające σ jest małe, odkształcenie jest proporcjonalne, co jest znane jako prawo Hooke'a:
σ = Y ε
Gdy wysiłek ustaje, ciało wraca do swoich pierwotnych wymiarów. To jest kolorowy obszar elastyczny na rysunku 3, który rozciąga się do punktu zwanego limit proporcjonalności. Do tej pory materiał jest zgodny z prawem Hooke'a.
Stała proporcjonalności Y to Moduł Younga, charakterystykę materiału, którą można określić na podstawie testów rozciągania i ściskania.
Moduł Younga ma jednostki ciśnienia w układzie międzynarodowym [Y] = N / m ^ 2 = Pa. Odkształcenie, jak już wspomniano, jest bezwymiarowe, dlatego naprężenie σ ma również wymiary siły zależne od jednostki pola przekroju poprzecznego i w SI jego jednostką będzie paskal: [σ] = N / m ^ 2 = Pa.
Z granicy proporcjonalności i rosnącego naprężenia postępuje się w regionie, w którym deformacja jest odwracalna, ale nie jest zgodna z prawem Hooke'a. Kończy się w punkcie, od którego ciało jest trwale zdeformowane, tzw elastyczny limit.
Materiał następnie wchodzi w obszar zachowania plastycznego. Po przekroczeniu strefy sprężystości stal wchodzi w obszar Poddający się wysiłek lub pełzanie, w którym próbka odkształca się, ale nie pęka, chociaż naprężenie pozostaje stałe przy σY.
Po przekroczeniu granicy plastyczności odkształcenie rośnie wraz z przyłożonym naprężeniem, ale już nie liniowo..
Materiał ulega zmianom na poziomie molekularnym i następuje utwardzanie odkształceniowe. Dlatego widzimy, że potrzebne są zwiększone wysiłki, aby osiągnąć deformację.
Limit tej strefy to ostatni wysiłek. W tym momencie materiał uważa się za uszkodzony, chociaż próbka jest nadal w jednym kawałku. Stamtąd obciążenie niezbędne do wytworzenia odkształcenia jest zmniejszane, a próbka stopniowo staje się cieńsza (zwężenie), aż ostatecznie pęknie (rysunek 2, po prawej).
Ta krzywa i jej obszary nazywane są konwencjonalnymi naprężeniami pękającymi. Ale powyżej jest przerywana krzywa, tzw prawdziwy stres złamania, które uzyskuje się przez zapisanie chwilowej lub rzeczywistej długości próbki, zamiast pracować z pierwotną długością w celu znalezienia odkształcenia, jak wyjaśniono na początku.
Obie krzywe, prawdziwa i umowna, pokrywają się w strefie małych wysiłków aż do strefy plonowania. W każdym przypadku przewiduje się, że materiał będzie pracował w zakresie sprężystości, aby uniknąć trwałych odkształceń, które uniemożliwiają dobre funkcjonowanie wytwarzanej części..
Zatem do najważniejszych danych uzyskanych z testu należy naprężenie σY który określa granicę elastyczności.
Materiałem użytym jako model w powyższym opisie jest stal, która znajduje szerokie zastosowanie w budownictwie i przemyśle. Ale istnieje wiele materiałów, takich jak beton, beton, różne metale, stopy i drewno, które również są szeroko stosowane..
Każda z nich ma charakterystyczną krzywą naprężenie-odkształcenie i zgodnie z odpowiedzią na naprężenie lub rozciąganie, dzieli się je na dwie kategorie: kruche lub ciągliwe..
Na poniższym wykresie σ względem ε (stres-napięcie) porównuje się materiały kruche (kruchy) i ciągliwy (ciągliwy), chociaż konieczne jest wyjaśnienie, że ten sam materiał może mieć jedną lub drugą reakcję w zależności od czynników, takich jak temperatura. Materiały są kruche w niskich temperaturach.
Istotną różnicą między nimi jest to, że kruchy materiał nie ma lub ma bardzo mały obszar plastyczności. Po przekroczeniu granicy sprężystości próbka pęka. Z drugiej strony, materiały ciągliwe pochłaniają więcej energii przed pęknięciem, ponieważ mają dużą strefę plastyczną.
Test naprężeń jest przydatny do klasyfikowania materiału, ponieważ jest preferowany w zależności od zastosowania i użycia materiałów ciągliwych, ponieważ pochłaniają one więcej energii i są zdolne do odkształcenia na długo przed pęknięciem.
Należy również zauważyć, że chociaż niektóre materiały są kruche pod wpływem naprężeń, mogą lepiej wytrzymywać inne naprężenia, jak zobaczymy poniżej..
-Żeliwo szare: kruchy przy rozciąganiu, silniejszy przy ściskaniu.
-Brązowy: ciągliwy.
-Beton: kruchy w zależności od rodzaju mieszanki, ale bardzo wytrzymały na ściskanie. Gdy ma być poddawany rozciąganiu, wymaga wzmocnienia za pomocą stalowych prętów.
-Drewno: w zależności od pochodzenia jest średnio plastyczny.
-Stal: kruchy przy wysokiej zawartości węgla.
-Metakrylan: ciągliwy wraz ze wzrostem temperatury.
Jeszcze bez komentarzy