Механические испытания
14-12-2021В 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/