Механические испытания

В лабораторных условиях определить химические и физические свойства металлов помогают механические испытания. Они бывают разных видов, имеют свою методику проведения и позволяют оценивать разные характеристики исследуемых образцов.

При работе со статическими методами, уровень нагрузки выдерживают в постоянных значениях, либо постепенно увеличивают. К данному типу исследований относят:

• Испытание на растяжение — на установке закрепляют образец и растягивают его с неизменной скоростью. Все изменения фиксируют. Таким образом определяют пределы прочности, тягучести, упругости материалов и т.п.;
• На сжатие — так исследуют хрупкие металлы. Они подвергаются сжатию в специальном прессе до появления признаков деформации или полного разрушения;
• На изгиб — определение предела пластичности исследуемого металла. Нагрузка идет до момента появления первой трещины.

Циклические испытания бывают разными по интенсивности и направлению нагрузок.

• Многоцикловая усталость. Определяет усталостную прочность и долговечность материала. В ходе повторяющихся циклических нагрузок в структуре металла появляется микротрещина. Накопление микроразрушений называют усталостной прочностью.
• Малоцикловая. Характер повреждений зависит от того, как металл способен накапливать пластические деформации.

Для выявления прочностных характеристик, важное значение имеет определение усталостной трещинностойкости и измерение параметров вязкости разрушения.

Первый параметр — способность материала сопротивляться образованию внутренних повреждений при нагрузках разной цикловой интенсивности.

Вязкость разрушения — повышение растягивающих напряжений в процессе роста трещины. При этом увеличение прочности металлов сопровождается снижением пластичности и вязкости разрушения.

Измерение напряженно-деформированного состояния

Когда тело подвергается нагрузке, то в любой его точке возникают два вида напряжения. Это нормальное и касательное. Напряженное состояние тела в точке — это их сочетание на трех площадках, лежащих перпендикулярно. Цель теории НДС — для тела любой формы и размера, выяснить перемещение, деформацию и напряжение.

Тензор напряжений описывает механические напряжения в произвольно взятой точке.

Тензор деформации показывает изменение формы тела, а также сжатие и растяжение его любой точки при деформации.

Основными видами НДС являются:

• растяжение;
• сжатие;
• плоский сдвиг;
• комбинированный тип.

Сжатие и напряжение характерны для работы стержней. Законы Гука и Пуассона будут определять здесь осевую и поперечную деформации.

В плитах, оболочках с тонкими стенками встречается двухосное напряжение в сочетании с чистым сдвигом.

Плоская деформация возникает в удлиненных телах, помещенных между опорами. Например, это железнодорожный рельс или плотина.

Измерение механических свойств без разрушения

Существуют разные способы измерения способности металлов выдерживать внешние нагрузки.

• Модуль упругости. Способность твердого тела непостоянно деформироваться при приложении к нему силы. Чаще всего зависимость деформации от напряжения будет линейной. Определяется производной зависимости напряжения от деформации. Выражается в паскалях.
• Модуль сдвига. Это величины, характеризующие способность материала сопротивляться сдвиговой деформации. Они показывают упругость объекта. То есть сопротивление к изменению формы при сохранении объема.
• Коэффициент Пуассона. Разные виды материалов имеют разную величину соотношения поперечного сжатия к поперечному растяжению. Это характеристика свойств упругости. Материалы могут быть как абсолютно хрупкими (коэффициент 0), так и абсолютно несжимаемыми (0,5).

Источник: https://inteltest.ru/