Test napätia, ako sa to robí, vlastnosti, príklady

A skúška napätia Je to experimentálny test, ktorý sa vykonáva na vzorke materiálu, aby sa zistilo, do akej miery odoláva úsiliu o napätie. Vďaka tomu môžete poznať veľa mechanických vlastností materiálu a určiť, či je vhodný pre konkrétny návrh.

Vzorka je zvyčajne valcový nazývaný skúmavka. Toto je vystavené napätiu, pozostávajúce z použitia dvoch opačných síl na koncoch, ktoré natiahli tyč a deformovali ju. Esej naďalej vyvíja rastúce úsilie, až kým sa vzorka konečne nezlomí.

postava 1. Testovací stroj na napätie. Zdroj: Wikimedia Commons.

Poznámka z rozsahu síl a deformácie, ktoré produkujú vo vzorke, od malých síl, ktoré nespôsobujú trvalú deformáciu, až po napätie spôsobené rozbitím kusu.

Končí sa zber údajov a je rozpracovaný graf úsilia, ktorý bude slúžiť na analýzu správania materiálov, ako sú kovy, keramika, cement, drevo a polyméry.

[TOC]

Čo sa používa na experiment s napätím?

Experiment sa uskutočňuje špeciálnymi strojmi, ako je napríklad tie, ktoré sú znázornené na obrázku 1, ktoré poskytujú potrebné úsilie na načítanie a potom stiahne materiál na vyhodnotenie deformácie.

Pokiaľ ide o vzorku, ide o trubicu s konštantným prierezom, valcovitá, obdĺžniková alebo štvorcová cesta, ktorej rozmery sú štandardizované. Extrémy sú širšie, aby uľahčili podriadenie vzorky, ako je vidieť na obrázku 2 vľavo.

Počiatočná dĺžka l_ani Kalibrovaná oblasť na trubici vzorky sa meria a označuje. Potom je držaná čeľusťami na testovacom stroji a to sa začína.

Obrázok 2. Vľavo oceľová trubica a doprava Rovnaký vzor už zlomený. Test napätia je deštruktívny test. Zdroj: Wikimedia Commons.

Vlastnosti a údaje získané

Materiály majú rôzne správanie tvárou v tvár napätia, ktoré je znázornené v nasledujúcom grafe, pre ktorý bola použitá oceľ. Úsilie použité vo vertikálnej osi sú označené gréckym písmenom σ a jednotkovou deformáciou v horizontálnej osi, nazývanej ε.

Môže vám slúžiť: Rutherford Atomic Model: História, experimenty, postuláty

Unitárna deformácia nemá rozmery, pretože je to kvocient medzi zmenou dĺžky testu ΔL = l = l_F - L_ani a počiatočná dĺžka. Tak:

ε = ΔL / l_ani

Pokiaľ ide o rozsah úsilia σ je sila/prierezový dôvod.

V grafe sa vyznačujú dve dôležité regióny: elastická zóna a plastová zóna.

Obrázok 3. Krivka deformácie úsilia pre oceľ. Zdroj: Materiálová mechanika. Hibbeler, R.

Elastická oblasť

Ak je úsilie napätia σ malé, deformácia je proporcionálna, čo je známe ako Hookeov zákon:

σ = y ε

Akonáhle úsilie prestane, telo sa vráti do svojich pôvodných rozmerov. Toto je farebná elastická oblasť na obrázku 3, ktorá sa rozširuje do bodu nazývaného limit proporcionality. Zatiaľ sa materiál poslúcha Hookeov zákon.

Proporcionalita konštanta a je Mladý modul, charakteristika materiálu a ktorý sa dá určiť z testov napätia a kompresie.

Youngov modul má tlakové jednotky v medzinárodnom systéme [y] = n / m^2 = pa. Jednotná deformácia, ako už bolo povedané, bezrozmerné, preto úsilie σ má tiež rozmery sily na jednotku prierezovej sekcie a v SI jej jednotka bude Pascal: [σ] = n/ m^2 = PA.

Z limitu proporcionality a zvýšenie úsilia v oblasti v regióne, kde je deformácia reverzibilná, ale nedodržiava Hookeov zákon. Končí v bode, z ktorého je telo natrvalo deformované, nazývané limit.

Plastová zóna   

Potom materiál vstupuje do oblasti plastového správania. Po prekročení plochy elastického správania vstúpi oceľ do oblasti Úsilie alebo sa plazí, v ktorom je vzorka deformovaná, ale nerozbije sa, hoci úsilie zostáva konštantné v σ_A.

Môže vám slúžiť: tepelná dilatácia

Prekonanie prenosovej zóny sa deformácia zvyšuje s aplikovaným úsilím, ale už nie je lineárnym spôsobom.

Materiálne sa vyskytujú zmeny na molekulárnej úrovni a dochádza k tvrdeniu deformáciou. Preto vidíme, že na dosiahnutie deformácie je potrebné zvyšujúce sa úsilie.

Limit tejto oblasti je v Posledné úsilie. Materiál sa v tomto bode považuje za zlomený, hoci vzorka je stále v kuse. Odtiaľ je potrebné zaťaženie na výrobu deformácie znížené a vzorka je postupne riedená (prísny) až do konečných zlomenín (obrázok 2, vpravo).

Táto krivka a jej regióny sa nazývajú konvenčné úsilie o zlomeniny. Ale na nej je tu diskontinuálna krivka, ktorá sa volá Skutočné úsilie o zlomeninu, ktorý sa získa registráciou okamžitej alebo skutočnej dĺžky vzorky, namiesto práce s pôvodnou dĺžkou na nájdení jednotnej deformácie, ako je vysvetlené na začiatku.

Krivky, pravdivé aj konvenčné, sa zhodujú v oblasti malého úsilia v zóne Zidance. Očakáva sa však, že materiál bude pracovať v elastickom rozsahu, aby sa predišlo trvalým deformáciám, ktoré bránia správnemu fungovaniu vyrobeného kusu.

Takže medzi najdôležitejšie údaje získané zo skúšky patrí úsilie σ_A ktorý definuje elastický limit.

Príklady napätia testov

Materiál, ktorý bol použitý ako model v predchádzajúcom opise, je oceľ, ktorej použitie sa v stavebníctve a priemysle široko rozširuje. Existuje však veľa materiálov, ako je betón, betón, rôzne kovy, zliatiny a drevo, ktoré sa tiež vo veľkej miere používajú.

Môže vám slúžiť: termodynamický systém: vlastnosti, typy, príklady

Každá z nich má krivku úsilia, ktorá je charakteristická, a podľa ich reakcie na napätie alebo trakciu sú klasifikované do dvoch kategórií: krehké alebo ťažné.

Krehké a ťažné materiály

V nasledujúcom grafe σ verzus ε (Napätie) sa porovnávajú krehké materiály (Krehký) a krvácania (klietky), hoci je potrebné objasniť, že ten istý materiál môže mať jednu alebo inú reakciu v závislosti od faktorov, ako je teplota. Pri nízkych teplotách majú materiály tendenciu byť krehké.

Pozoruhodný rozdiel medzi nimi je v tom, že krehký materiál nemá výnosovú oblasť alebo má veľmi malý. Hneď ako elastický limit prekročí rozbitie vzorky. Na druhej strane, ťažiskové materiály absorbujú viac energie pred zlomením, pretože majú rozsiahlu plastovú zónu.

Obrázok 4. Krivka deformácie úsilia pre ťažné materiály a krehké materiály. Zdroj: Wikimedia Commons.

Test napätia je užitočný na klasifikáciu materiálu, ktorý je preferovaný podľa použitia ťažných materiálov, pretože absorbujú viac energie a sú schopní deformovať dlho pred zlomením.

Je tiež potrebné poznamenať, že zatiaľ čo niektoré materiály sú pri napätí krehké, iné úsilie môžu lepšie odolať, ako uvidíme nižšie.

Odpoveď rôznych materiálov na test napätia

-Šedá liatina: krehké napätie, odolnejšie v kompresii.

-Bronz: ťažko.

-Betón: krehké v závislosti od typu zmesi, ale veľmi odolné v kompresii. Keď sa bude podrobiť napätiu, vyžaduje si to posilnenie oceľovými tyčami.

-Drevo: Podľa pôvodu je mierne ťažký.

-Oceľ: Krehké, keď máte vysoký obsah uhlíka.

-Metakrylát: ťažba pri zvyšovaní teploty.

Odkazy

1. Pivo, f. 2010. Mechanika materiálov. McGraw Hill. 5. Vydanie.
2. Cavazos, J.L. Mechanika materiálov. Obnovené z: YouTube.com.
3. Hibbeler, R. 2011. Mechanika materiálov. Ôsme vydanie. Pearson.
4. Collins, D. Lineárne špičky pohybu. Mechanické vlastnosti materiálov: napätie a napätie. Obnovené z: linearMotionips.com.
5. Valera Negrete, J. 2005. Všeobecné fyzikálne poznámky. Žobrák.
6. Wikipedia. Test trakcie. Obnovené z: je.Wikipedia.orgán.