Materialların elastiklik və möhkəmlik xüsusiyyətləri. Dartma müqavimətinin xüsusiyyətləri Metalların, poladların və ərintilərin mexaniki xüsusiyyətləri

2. Elastik həddi

3. Gəlir gücü

4. Dartma gücü və ya dartılma gücü

5. Fasilə zamanı gərginlik

Rəsm. 2.3 – Sınıqdan sonra silindrik nümunənin görünüşü (a) və sınıq sahəsinin yaxınlığında nümunə zonasında dəyişiklik (b)

Diaqramın yalnız materialın xüsusiyyətlərini əks etdirməsi üçün (nümunənin ölçüsündən asılı olmayaraq) nisbi koordinatlarda (gərginlik-deformasiya) yenidən qurulur.

İxtiyari ordinatlar i-ci belə bir diaqramın nöqtələri (Şəkil 2.4) dartılma qüvvəsinin qiymətlərini (Şəkil 2.2) nümunənin orijinal kəsik sahəsinə () və absisə mütləq bölmək yolu ilə əldə edilir. nümunənin işçi hissəsinin orijinal uzunluğu ilə uzanması (). Xüsusilə, diaqramın xarakterik nöqtələri üçün ordinatlar (2.3)…(2.7) düsturlarından istifadə etməklə hesablanır.

Nəticə diaqram adlanır şərti gərginlik diaqramı (Şəkil 2.4).

Diaqramın konvensiyası, gərginliyi sınaq zamanı dəyişən cari kəsişmə sahəsindən deyil, orijinaldan təyin etmək üsulundadır - gərginlik diaqramı orijinal dartılma diaqramının bütün xüsusiyyətlərini saxlayır. Diaqramdakı xarakterik gərginliklər məhdudlaşdırıcı gərginliklər adlanır və yoxlanılan materialın möhkəmlik xüsusiyyətlərini əks etdirir. (2.3…2.7 düsturları). Qeyd edək ki, bu halda öyrədilmiş metalın axıcılıq gücü metalın yeni fiziki vəziyyətinə uyğundur və ona görə də fiziki axma gücü adlanır.

Rəsm. 2.4 – Gərginlik diaqramı

Gərginlik diaqramından (şək. 2.4) aydın olur ki

yəni dartılma modulu E gərginlik diaqramının ilkin düz hissəsinin absis oxuna meyl bucağının tangensinə ədədi olaraq bərabərdir. Bu dartılma elastik modulunun həndəsi mənasıdır.

Əgər yüklənmənin hər anında nümunəyə təsir edən qüvvələri zamanın müvafiq anında kəsişmənin həqiqi dəyəri ilə əlaqələndirsək, onda çox vaxt hərflə işarələnən həqiqi gərginliklərin diaqramını alırıq. S(Şəkil 2.5, möhkəm xətt). Diaqramın 0-1-2-3-4 bölməsində nümunənin diametri bir qədər azaldığından (boyun hələ formalaşmamışdır), bu bölmə daxilində həqiqi diaqram praktiki olaraq şərti diaqramla (kesik əyri) üst-üstə düşür. , bir qədər yüksəkdən keçir.

Rəsm. 2.5 – Həqiqi gərginlik diaqramı

Həqiqi gərginlik diaqramının qalan hissəsinin qurulması (Şəkil 2.5-də 4-5-ci bölmə) dartılma sınağı zamanı nümunənin diametrinin ölçülməsini zəruri edir, bu həmişə mümkün olmur. Nümunənin qırılma anına uyğun olan həqiqi diaqramın 5() bəndinin koordinatlarının müəyyən edilməsinə əsaslanan diaqramın bu bölməsini qurmağın təxmini üsulu mövcuddur (şəkil 2.5). Birincisi, əsl qırılma stressi müəyyən edilir

onun qırılma anında nümunəyə təsir edən qüvvə haradadır;

– qırılma anında nümunənin boynundakı kəsik sahəsi.

Nöqtənin ikinci koordinatı - nisbi deformasiya - iki komponentdən ibarətdir - həqiqi plastik - və elastik -. Qiyməti sınaqdan əvvəl və sonra nümunənin qırılma nöqtəsinə yaxın olan materialın həcmlərinin bərabərliyi şərtindən müəyyən edilə bilər (şək. 2.3). Beləliklə, sınaqdan əvvəl vahid uzunluğundakı bir nümunənin materialının həcmi bərabər olacaq və qırılmadan sonra . Budur, qırılma yerinin yaxınlığında vahid uzunluqlu nümunənin uzanması. Çünki əsl deformasiya buradadır və , Bu . Huk qanunundan istifadə edərək elastik komponenti tapırıq: . Onda 5-ci nöqtənin absisi bərabər olacaq. 4 və 5 nöqtələri arasında hamar bir əyri çəkərək, həqiqi diaqramın tam görünüşünü əldə edirik.

İlkin bölmədə gərilmə diaqramı aydın müəyyən edilmiş məhsuldarlıq platosuna malik olmayan materiallar üçün (bax. Şəkil 2.6) məhsuldarlıq gücü şərti olaraq qalıq deformasiyanın QOST və ya texniki şərtlərlə müəyyən edilmiş dəyər olduğu gərginlik kimi müəyyən edilir. GOST 1497-84-ə uyğun olaraq, qalıq deformasiyanın bu dəyəri nümunənin ölçülmüş uzunluğunun 0,2% -ni təşkil edir və sübut gücü – simvolu ilə göstərilir.

Dartma nümunələrini sınaqdan keçirərkən, güc xüsusiyyətlərinə əlavə olaraq, plastiklik xüsusiyyətləri də müəyyən edilir, o cümlədən nisbi uzantı qırılmadan sonrakı nümunə, qırılmadan sonra nümunənin uzunluğundakı artımın orijinal uzunluğuna nisbəti kimi müəyyən edilir:

Və nisbi daralma , formula ilə hesablanır

% (2.10)

Bu düsturlarda - nümunənin ilkin hesablanmış uzunluğu və kəsik sahəsi, - müvafiq olaraq, hesablanmış hissənin uzunluğu və qırılmadan sonra nümunənin minimum kəsik sahəsi.

Nisbi deformasiya əvəzinə bəzi hallarda loqarifmik deformasiya deyilən üsuldan istifadə edilir. Nümunə uzandıqca nümunənin uzunluğu dəyişdiyindən, uzunluğun artımı dl-a deyil, cari dəyərə istinad edin . Əgər uzanmaların artımlarını birləşdirsək uzunluq -dən -ə dəyişdikdə, metalın loqarifmik və ya həqiqi deformasiyasını alırıq

Sonra - fasilə zamanı gərginlik (məs. . = k) olacaq

.

Nümunədə plastik deformasiyanın onun uzunluğu boyunca qeyri-bərabər baş verdiyini də nəzərə almaq lazımdır.

Metalın xarakterindən asılı olaraq şərti olaraq çox çevik (tavlanmış mis, qurğuşun), çevik (aşağı karbonlu çeliklər), kövrək (boz çuqun), çox kövrək (ağ çuqun, keramika) bölünür.

Tətbiq dərəcəsini yükləyin V deformasiyası diaqramın görünüşünə və materialın xüsusiyyətlərinə təsir göstərir. σ T Və σ V artan yük sürəti ilə artır. Son güc və uğursuzluq nöqtəsinə uyğun gələn deformasiyalar azalır.

Adi maşınlar gərginlik dərəcəsini təmin edir

10 -2 ...10 -5 1/san.

Temperatur aşağı düşdükcə T isp perlitli poladlar üçün artır σ T və azalır.

Ostenitik poladlar, Al Və Tiərintilər endirməyə daha zəif reaksiya verir T.

Artan temperaturla, sabit gərginliklərdə zamanla deformasiyanın dəyişməsi müşahidə olunur, yəni. sürünmə baş verir və > daha çox σ , olanlar< .

Sürünmənin adətən üç mərhələsi var. Maşınqayırma üçün II mərhələ ən çox maraq doğurur, harada έ = const (sürünmənin sabit mərhələsi).

Müxtəlif metalların sürünmə müqavimətini müqayisə etmək üçün şərti bir xüsusiyyət tətbiq edilmişdir - sürünmə həddi.

Sürünmə həddi σ PL müəyyən vaxt ərzində plastik deformasiyanın texniki şərtlərlə müəyyən edilmiş qiymətə çatdığı gərginlik adlanır.

"Sürünmə" anlayışı ilə yanaşı, "stress relaksasiyası" anlayışı da məlumdur.

Gərginliyin azaldılması prosesi daimi deformasiyalar altında baş verir.

Yüksək sabit yük altında nümunə T ya boyunlu (çevik kristalarası sınıq) və ya boyunsuz (kövrək transkristal sınıq) qırıla bilər. Birincisi aşağı üçün xarakterikdir T və yüksək σ .

Materialın yüksək gücü T uzunmüddətli güc həddi ilə qiymətləndirilir.

Uzunmüddətli güc həddi(σ dp) dartılma nümunəsinin müəyyən müddətdən sonra sıradan çıxdığı yükün ilkin kəsik sahəsinə nisbətidir.

Yüksək səviyyədə işləyən qaynaqlı məhsulların layihələndirilməsi zamanı T, təyin edərkən aşağıdakı dəyərlər rəhbər tutulur [ σ ]:

a) nə vaxt T Dartma gücü üçün 260 o C σ V ;

b) nə vaxt T Karbon çelikləri üçün 420 o C T < 470 о С для стали 12Х1МФ, T< 550 о С для 1Х18Н10Т – на σ T ;

c) daha yüksək T uzunmüddətli gücün həddinə qədər σ dp .

Statik yüklər altında sadalanan sınaq üsullarına əlavə olaraq, əyilmə, burulma, kəsmə, sıxılma, əzmə, dayanıqlıq və sərtlik testləri də aparılır.

İş №1

AZ KARBONLU POLADIN SINAQI

GERİLMİŞ

İşin məqsədi

Konstruktiv materialların biroxlu gərginlik üçün mexaniki sınaqdan keçirilməsinin standart üsulu ilə tanış olun.

Yumşaq polad üzərində biroxlu dartılma sınağı aparın və gərginlik diaqramını əldə edin.

Yaranan diaqramdan istifadə edərək, nümunə materialının möhkəmlik xüsusiyyətlərini təyin edin: mütənasiblik həddi, məhsuldarlıq gücü, dartılma gücü və qırılma anında gərginlik.

Nümunə materialının plastiklik xüsusiyyətlərini təyin edin: nisbi uzanma və qırılma zamanı nisbi daralma.

Qısa nəzəri məlumat

Biroxlu statik dartılma sınağı metalların və ərintilərin mexaniki xüsusiyyətlərini təyin etmək üçün ən çox yayılmış test növüdür. Statik Xarici yük o qədər yavaş artar ki, bədənin deformasiyaya uğrayan və hərəkət edən hissələrində ətalət qüvvələri nəzərə alınmazsa, buna materialın yüklənməsi deyilir. Əks halda yük çağırılır dinamik.

Dartma test üsulları standartlaşdırılıb.

Otaq temperaturunda sınaqlar GOST 1497-84 ilə tənzimlənir. Sınaq zamanı müəyyən edilmiş xüsusiyyətlərin təriflərini tərtib edir, nümunələrin tipik formalarını və ölçülərini verir, sınaq avadanlıqlarına əsas tələbləri təmin edir, sınaq üsullarını və əldə edilmiş eksperimental məlumatların işlənməsini təsvir edir.

Test nümunələri

Dartma sınaqları üçün silindrik işçi hissəsi olan nümunələr tez-tez istifadə olunur. Şəkil 1 belə bir standart nümunəni göstərir.

Əsas nümunə ölçüləri:

Nümunə ölçüləri arasında müəyyən əlaqələr qurulur. İş uzunluğu l l 0 + 0,5 d 0-dan l 0 + 2 d 0-a qədər olmalıdır. Əgər A 0 nümunənin işçi hissəsinin ilkin kəsik sahəsidirsə (mütləq silindrik deyil), onda təxmin edilən uzunluq
(qısa nümunələr üçün) və
(uzun olanlar üçün). Silindrik nümunələr üçün bu şərtlər aşağıdakı əlaqələrə çevrilir:
(beşlik) və
(on qat nümunələr) Nümunələrin işçi hissəsinin diametri 0,04 mm dəqiqliklə hazırlanmalıdır. Nümunə üzərində ilkin hesablanmış uzunluq dayaz işarələrlə qeyd olunur.

IN Bu laboratoriya işində maksimum 200 kN qüvvə inkişaf etdirərək UG-20/2 maşınında sınaqlar aparılır. Maşın gərginlik diaqramını qeyd edən bir cihazla təchiz edilmişdir, yəni. F qüvvəsi ilə nümunənin mütləq uzanması arasında əlaqənin qrafiki l.

Şəkil 2 müxtəlif materiallar üçün tipik gərginlik-deformasiya diaqramlarını göstərir:

A) elastiklikdən plastik bölgəyə tədricən keçid ilə əksər plastik materiallar üçün (polad 45, polad 20X);

b) elastik bölgədən aydın şəkildə müəyyən edilmiş məhsuldarlıq sahəsi ilə plastik bölgəyə keçən bəzi materiallar (məsələn, aşağı karbonlu polad St3ps) üçün;

V) kövrək materiallar üçün (bərkləşdirilmiş poladlar, sərt ərintilər).

Aşağı karbonlu poladın gərilmə diaqramı (şəkil 3) xarakterik nöqtələri göstərir, onların ordinatları möhkəmlik xüsusiyyətlərini hesablamaq üçün istifadə olunur.

Mütənasiblik həddi

Səy ilə
(t.A) mütənasiblik həddinin qiymətini təyin edin

, (1)

yük və uzanma arasındakı xətti əlaqədən sapmanın elə bir dəyərə çatdığı gərginlik, yük oxu ilə A nöqtəsində “yük - uzanma” əyrisinə tangensin yaratdığı bucağın tangensi onun dəyərinin 50%-i qədər artır. diaqramın xətti hissəsi. Təxminən ölçüsü
uzanan əyrinin divergensiyasının və OA xətti kəsiyinin davamının başladığı nöqtənin ordinatı kimi təyin oluna bilər.

Elastik həddi

Səy ilə (T. IN) elastik həddi hesablayın

Daimi uzanmanın müəyyən bir dəyərə çatdığı gərginlik, adətən 0,05% -ə bərabərdir, bəzən daha az - 0,005% -ə qədər. Bu dəyərlərə uyğun elastik hədlər təyin olunur:
və s. Elastik hədd nümunə materialında plastik deformasiyanın ilk əlamətlərinin göründüyü gərginlikdir.

Gəlir gücü

Səy (T. İLƏ) fiziki məhsuldarlığın qiymətini müəyyən edir

(2)

Nümunənin dartılma yükünün nəzərəçarpacaq dərəcədə artması olmadan deformasiyaya uğradığı gərginlik. Çıxış nöqtəsi elastik və plastik deformasiya zonaları arasındakı sərhədi təyin edir. Diaqramda məhsuldarlıq sahəsi olmayan materiallar üçün şərti axma gücü müəyyən edilir
- daimi uzadmanın onun işçi hissəsindəki nümunə hissəsinin uzunluğunun 0,2%-nə çatdığı gərginlik. Gördüyünüz kimi, bu xüsusiyyət elastik hədddən yalnız tolerantlıq dəyərində fərqlənir.

Stressin daha da artması ilə metal sərtləşir və deformasiyaya qarşı müqavimət artır. Buna görə məhsuldarlıq sahəsindən kənarda dartılma əyrisində (bərkləşmə sahəsi) artım müşahidə olunur. Diaqramın bu hissəsində nümunə əhəmiyyətli qalıq uzanma alır. Bunu yoxlamaq üçün testin müəyyən bir nöqtəsində nümunənin yüklənməsini dayandırın (yəni. TO). Müəyyən bir anda nümunənin ümumi uzanması seqmentlə müəyyən edilir O absis oxunda. Sonra, nümunəni tədricən boşaldarkən, boşalma prosesi düz bir xətt boyunca baş verərkən, uzunluğunun azalması müşahidə olunur. KM, diaqramın orijinal xətti hissəsinə paralel OA. Xətt seqmenti MN elastik uzanma və seqmenti təmsil edir OM– nümunənin qalıq (plastik) uzanması. Elastik uzanma deformasiyanın istənilən mərhələsində Huk qanununa tabe olur. Diaqrama yenidən yüklədikdə, bu proses eyni düz xətt boyunca gedəcək MK, lakin əks istiqamətdə və t-dən sonra. TO deformasiyanın sərtləşməsi hissəsinin tək əyri boyunca davam edəcəkdir KD.

D nöqtəsinə qədər nümunənin işçi hissəsi silindrik olaraq qalır və onun deformasiyası bütün həcmdə bərabər şəkildə baş verir. D nöqtəsində, ən yüksək yük dəyərinə uyğundur
, nümunənin bəzi hissəsində yerli incəlmə görünür - boyun.

İndi metalların və ərintilərin deformasiya prosesinin fiziki mahiyyəti üzərində dayanaq. Bütün metallar və ərintilər kristal quruluşa malikdir. Əgər xarici qüvvələrin təsiri dayandıqda və cisim öz forma və ölçülərini tam bərpa etdikdə xarici qüvvələrin yaratdığı deformasiya aradan qalxırsa, bu halda hansı deformasiya adlanır. elastik. Elastik deformasiya zamanı kristal qəfəsin atomlarının tarazlıq mövqeyindən yerdəyişməsinin böyüklüyü qonşu atomlar arasındakı məsafəni keçmir.

Metallarda plastik deformasiya prosesi əsasən sürüşmə hesabına həyata keçirilir. Sürüşmə, bir kristalın nazik təbəqələrinin qonşu olanlara nisbətən paralel yerdəyişməsidir. Hal-hazırda, sürüşmə prosesini məkan şəbəkəsinin fərdi qüsurlarının sürüşmə müstəvisində hərəkəti ilə izah edən bir nəzəriyyə geniş yayılmışdır, sözdə dislokasiyalar.

Metalın plastik deformasiyası zamanı dislokasiyalar da çoxlu şəkildə əmələ gəlir. Şəkil 4, adlanan elementin görünüşü və hərəkəti səbəbindən bir kristalın plastik kəsmə deformasiyasının formalaşmasının ən sadə sxemini göstərir. kənar dislokasiya. Kristal qəfəs qüsurları yalnız nöqtə qüsurları (vakansiyalar, əlavə atomlar) deyil, həm də bir istiqamətdə əhəmiyyətli məsafələrdə atomların düzgün quruluşunun pozulmasıdır;

Əsl metal ərintisi çoxlu təsadüfi yönümlü tək kristallardan ibarət polikristaldır. Plastik deformasiya zamanı çoxlu sayda dislokasiya eyni vaxtda müxtəlif istiqamətlərdə (müxtəlif sürüşmə müstəvilərində) hərəkət edir (tavlanmış metalda 1 sm2-də 10 8 dislokasiya var). Beləliklə, metalların plastik deformasiyaları dislokasiyaların hərəkəti nəticəsində yaranan kəsici mikrodeformasiyalar hesabına baş verir. Qeyd etmək lazımdır ki, metal rabitəsi dislokasiya hərəkəti prosesini asanlaşdıran bütün kimyəvi bağlar arasında ən zəifidir. Yuxarıda göstərilənlərin hamısı metalların plastiklik kimi xarakterik bir xüsusiyyətini izah edir.

Plastiklik, materialın məhv edilmədən əhəmiyyətli plastik deformasiyalara dözmək qabiliyyətidir. Qarşıdakı əmlak kövrəklik kiçik plastik deformasiyalar altında qırılma qabiliyyətidir. Kəsmə zamanı materialın həcmi dəyişmir (yalnız onun forması dəyişir). Bu, vacib bir nəticəyə gətirib çıxarır: Metalların və ərintilərin plastik deformasiyası zamanı onların həcmi dəyişmir. Bu fakt təcrübələrlə yaxşı təsdiqlənir.

Dislokasiyaları hərəkət etdirmək üçün iş görülməlidir. Bu nümunəni plastik deformasiyaya uğratmaq üçün sərf edilməli olan işdir. Beləliklə, metalların plastik deformasiyası işi dislokasiyaların hərəkətinə sərf olunur. Nəhayət, demək olar ki, hamısı istilik enerjisinə çevrilir. Bu səbəbdən sürətli plastik deformasiya zamanı nümunə çox isti ola bilər.

Dislokasiya yolunda maneə ilə qarşılaşırsa, onu aradan qaldırmaq üçün əlavə plastik deformasiya işləri aparmaq lazımdır. Dislokasiya üçün belə maneələr mikrokristalların sərhədləri, kristal qəfəsdəki müxtəlif daxilolmalar, həmçinin digər dislokasiyalardır. Plastik deformasiya zamanı dislokasiyaların (maneələrin) sayı artır, ona görə də metalın plastik deformasiyaya qarşı müqaviməti də artır, bu proses sərtləşmə (bərkləşmə) adlanır, soyuq işlənmiş metalda dislokasiyaların sayı 1 sm 2-də 10 12-dir. . Buna görə demək olar ki, bütün metallar və onların ərintiləri gərginlik-deformasiya diaqramında bir bölməyə malikdir gərginliyin sərtləşməsi. Gərginliyin sərtləşməsi zamanı metalın plastikliyi azalır və kövrəklik müvafiq olaraq artır. Eyni zamanda, onun sərtliyi artır.

Dartma gücü

Dartma gücü (çox vaxt dartılma gücü adlanır) düsturla hesablanır:

. (3)

Nümunənin daha da uzanması ilə yalnız boyun nahiyəsi deformasiyaya uğrayır, bu da tədricən incələşir və onu deformasiya etmək üçün getdikcə daha az güc tətbiq etmək lazımdır. Bu proses diaqramın düşən hissəsinə uyğundur D.E. nöqtədə E nümunə boyun ən incə nöqtəsində qırılır. Qeyd etmək lazımdır ki, ərazidə güc olsa da DE və düşür, amma həqiqi gərginlik nümunənin boynunun ən incə nöqtəsində böyüyür. Düzdür, bərabərdir
, Harada A- boyun ən kiçik kəsişməsinin sahəsi, qüvvədən daha sürətli azalır, bu da həqiqi gərginliyin artmasına səbəb olur.

Beləliklə, şərti gərginlik
fərqinə görə həqiqi olandan fərqlənir və A. Lakin, üçün
elastik deformasiyaların kiçikliyinə görə bu fərq əhəmiyyətsizdir. Kövrək materiallar üçün həm də nümunənin qırılması anında həqiqi gərginlikdən bir qədər fərqlənir, çünki onların məhv edilməsi kiçik deformasiyalarda baş verir. Plastik materiallar üçün şərti xarakter daşıyır, çünki onların məhv edilməsi və ya boyun əyilməsinin başlanğıcı əhəmiyyətli plastik deformasiyalarla baş verir və müvafiq həqiqi gərginlik son gücdən kəskin şəkildə fərqlənir.

Materialın plastikliyinin əsas göstəricilərini nəzərdən keçirək.

Yırtılmadan sonra nümunənin nisbi uzanması - nümunənin təxmin edilən uzunluğunun artımının nisbəti
ilkin uzunluğa , % kimi ifadə edilir:

(4)

Yırtılmadan sonra nümunənin nisbi daralması - başlanğıc arasındakı fərqin nisbəti və minimum
(boyun yırtığı yerində) kəsik sahələri ilkin , % kimi ifadə edilir:

(5)

Müəyyən etmək üçün
minimum boyun diametri ölçülür
nümunənin qırıldığı nöqtədə.

Test maşını

UG-20/2 maşını universal sınaq maşınları sinfinə aiddir və maksimum 20 ton (200 kN) qüvvə ilə dartılma, sıxılma və əyilmə sınaqlarına imkan verir. Onun diaqramı Şəkil 5-də göstərilmişdir.

Maşın iki bölmədən ibarətdir: maşının özü və sarkaç qüvvə ölçmə cihazı. Əsas maşın iki çərçivədən ibarətdir - sabit 1 və daşınan 2.

Sabit çərçivə, aşağı tutuşun, iki şaquli sütunun və yuxarının sürətlə hərəkət etməsi üçün elektrik mühərriki və aparıcı vint ilə idarə olunan qurd mexanizminin quraşdırıldığı kütləvi bir baza lövhəsindən ibarətdir. Bunun üzərinə lazımi qüvvəni yaradan bir güc hidravlik silindr 3 quraşdırılmışdır. O, yuxarı çarpaz elementdən, dayanan hidravlik silindrli pistondan, iki şaquli çubuqdan və kütləvi aşağı çarpaz elementdən (traversdən) ibarət daşınan çərçivə 2 daşıyır. Sonuncu nümunələrin quraşdırılması və bərkidilməsi üçün aşağıdakı qurğularla təchiz edilmişdir: aşağıda – dartılma sınağı zamanı nümunələrin bərkidilməsi üçün tutacaq 4; yuxarıda sıxılma sınağı üçün nümunələrin quraşdırılması üçün bir platforma və əyilmə nümunələrinin quraşdırıldığı iki sürüşmə dayağı var. Sınaq zamanı aşağı tutacaq hərəkət etmir.

Dəzgahın işləmə prinsipi belədir: nasos 5-dən istifadə edərək, yağ hidravlik silindrə 3 vurulur, bunun sayəsində onun pistonu yuxarıya doğru hərəkət edir və onunla birlikdə hərəkət edən çərçivə 2 yuxarı tutacaqla birlikdə, içərisində ucları daralır. dartılma nümunəsi sabitlənir. Nümunə traversin üstünə quraşdırılıbsa, o zaman sıxıcı və ya əyilmə yükü ilə yüklənir.

Sarkaç qüvvəsi ölçən cihaz nümunədə yaranan qüvvəni ölçmək üçün nəzərdə tutulmuşdur. Onun fəaliyyət prinsipi aşağıdakı kimidir. Bu aqreqat öz kiçik hidravlik silindrinə malikdir 6. Onun kamerası hidravlik ötürmə borusu 7 ilə güc hidravlik silindrinin 3 kamerasına birləşdirilir.

Beləliklə, nasosun presdə yaratdığı təzyiq hidravlik silindrin 6 pistonunu güclə aşağı itələyir. . İki silindr eyni təzyiqə malik olduğundan, güc dartılma qüvvəsinə mütənasibdir
. Porşen üfüqi qola döngə ilə bağlı olan çərçivəni 8 itələyir VA sarkaç 9. Bu halda sarkaç kənara çıxır və onun çəkisi moment yaradır M menteşəyə nisbətən A, hansı ki, bu rıçaqın tarazlıq vəziyyətinə uyğun olaraq qüvvədən gələn anı tarazlamalıdır :
. Sarkacın kiçik əyilmələri üçün an M sarkacın üfüqi yerdəyişməsinə mütənasibdir .

Ötürücü çarx 10 sarkaçla birləşdirilib və onun yerdəyişməsi  ilə mütənasib olacaq. Bütün yuxarıda deyilənlərdən belə nəticə çıxır ki, bu sarkaç mexanizmində dayağın 10 yerdəyişməsi qüvvənin böyüklüyünə düz mütənasib olacaqdır. F. Dəmir yoluna yazı aləti bərkidilir. Raf həmçinin gücölçəni 11 fırladır.

Kabel 12 hərəkət edən traversi yazıcı barabanına birləşdirir, buna görə də, Tamburun fırlanma bucağı nümunənin mütləq uzanmasına mütənasibdir. Beləliklə, bu qeyd cihazı müəyyən miqyasda sınaq nümunəsinin dartılma diaqramını qeyd edir.

Sarkac yükünün kütləsini dəyişdirərək, qüvvə arasındakı mütənasiblik əmsalını dəyişdirirlər
və rafın yerdəyişməsinin miqdarı. Bu, qüvvə ölçən göstərici cihazının miqyasını (miqyasını) və qüvvə oxu boyunca gərginlik diaqramının miqyasını dəyişir.

İş qaydası:

4. Uzatma diaqramını emal edin:

a) diaqramın miqyasını güclə təyin edin

,

Harada
- maksimum qüvvəyə uyğun olan diaqram bölməsinin uzunluğu;

b) mütləq uzanma ilə diaqramın miqyasını təyin edin

,

Harada
- nümunənin hesablanmış hissəsinin qalıq mütləq uzanmasına uyğun olan diaqram bölməsinin uzunluğu. Müəyyən edərkən
nümunənin Huk qanununa əsasən boşaldılmasını nəzərə almaq lazımdır (şək. 3);

c) Diaqramın xarakterik nöqtələrini təyin edin. Miqyasını nəzərə alaraq müəyyən edin
.

material gücü:
.

6. (4), (5) asılılıqlarından istifadə edərək nisbini hesablayın

qırılma zamanı nümunənin uzanması və daralması.

7. Qırılma anında qüvvəni təyin edin və hesablayın

qırılma anında nümunənin boynunda həqiqi gərginlik

. Dartma gücünü və qırılma zamanı həqiqi gərginliyi müqayisə edin. Bütün eksperimental və hesablanmış məlumatları cədvələ daxil edin.

8. Müəyyən güc xüsusiyyətlərinə əsaslanaraq

və plastiklik, “şərti gərginlik – nisbi deformasiya” koordinatlarında şərti dartılma diaqramını qurun. Bunun üçün nümunənin hesablanmış hissəsinin nisbi uzanması hesablanır

,

Harada
- ox boyunca diaqram ölçüsü
, cari deformasiyaya uyğundur.

Ölçüləri göstərilən orijinal və məhv edilmiş nümunələrin eskizləri.

“F-l” koordinatlarında işarələnmiş xarakterik nöqtələrlə gərginlik diaqramı.

Parametrlərin hesablanması və eksperimental və hesablanmış məlumatları olan bir cədvəl.

Xarakterik nöqtələri göstərən ” - ” koordinatlarında şərti gərginlik diaqramı.

Nəzarət sualları

Təxmini nümunə uzunluğu necə müəyyən edilir?

Müxtəlif materialların tipik gərginlik-deformasiya diaqramları necə görünür?

Materialın mütənasib həddi nədir və necə müəyyən edilir?

Materialın elastik həddi nədir və necə təyin olunur?

Fiziki və sübut stressləri hansılardır və onlar necə müəyyən edilir?

Dartma diaqramında hansı sahə sərtləşmə sahəsi adlanır və niyə?

Plastik deformasiyaya uğramış nümunə necə boşaldılır və sonra yenidən yüklənir?

Dartma gücü (dartılma gücü) nə adlanır və necə təyin olunur?

Nümunənin cari ümumi uzanmasını hansı hissələr təşkil edir?

Materialın plastiklik xüsusiyyətləri necə müəyyən edilir?

F və l oxları boyunca diaqramın şkalaları necə hesablanır?

Şərti gərginlik diaqramı hansı koordinatlarda qurulur?

UG-20/2 sınaq maşını necə işləyir?

Qüvvə ölçmə mexanizminin iş prinsipi nədir?

Nə üçün plastik materialların dartılma gücü nümunədəki həqiqi gərginlikdən əhəmiyyətli dərəcədə fərqlənə bilər?

Metallarda plastik deformasiya mexanizmi necədir?

Metalların deformasiya ilə bərkiməsinin səbəbi nədir?

Deformasiya ilə sərtləşmə zamanı metalların və onların ərintilərinin çevikliyi, kövrəkliyi və sərtliyi necə dəyişir?

Gərginlik sınağının üstünlükləri və mənfi cəhətləri hansılardır?

Bu gün material nümunələrini yoxlamaq üçün bir neçə üsul var. Eyni zamanda, ən sadə və ən aşkar sınaqlardan biri materialın mütənasiblik həddini, məhsuldarlıq gücünü, elastik modulunu və digər vacib xüsusiyyətlərini təyin etməyə imkan verən dartılma (dartılma) sınaqlarıdır. Materialın gərginlik vəziyyətinin ən mühüm xarakteristikası deformasiya olduğundan, nümunənin məlum ölçüləri və nümunəyə təsir edən yüklər üçün deformasiya dəyərinin müəyyən edilməsi materialın yuxarıdakı xüsusiyyətlərini təyin etməyə imkan verir.

Burada sual yarana bilər: niyə biz materialın müqavimətini sadəcə olaraq təyin edə bilmirik? Fakt budur ki, yalnız müəyyən bir həddi - müqaviməti aşdıqdan sonra dağılan tamamilə elastik materiallar yalnız nəzəri cəhətdən mövcuddur. Əslində, materialların çoxu həm elastik, həm də plastik xüsusiyyətlərə malikdir.

Metalların çəkmə sınaqları GOST 1497-84 uyğun olaraq aparılır. Bu məqsədlə standart nümunələrdən istifadə olunur. Test proseduru belə görünür: nümunəyə statik yük tətbiq edilir və nümunənin mütləq uzanması müəyyən edilir. Δl, sonra yük müəyyən addım dəyəri ilə artır və nümunənin mütləq uzanması yenidən müəyyən edilir və s. Alınan məlumatlara əsasən, uzadmanın yükə qarşı qrafiki qurulur. Bu qrafik stress diaqramı adlanır.

Şəkil 318.1. Polad nümunəsi üçün gərginlik diaqramı.

Bu diaqramda 5 xarakterik nöqtəni görürük:

1. Mütənasiblik həddi R p(A nöqtəsi)

Proporsionallıq həddinə çatdıqda nümunənin kəsişməsindəki normal gərginliklər aşağıdakılara bərabər olacaq:

σ p = P p /F o (318.2.1)

Mütənasiblik həddi diaqramdakı elastik deformasiyaların sahəsini məhdudlaşdırır. Bu hissədə deformasiyalar Huk qanunu ilə ifadə olunan gərginliklərlə düz mütənasibdir:

R p = kΔl (318.2.2)

burada k sərtlik əmsalıdır:

k = EF/l (318.2.3)

burada l nümunənin uzunluğu, F en kəsiyinin sahəsi, E Young moduludur.

Elastik modullar

Materialların elastiklik xassələrinin əsas xarakteristikaları Young modulu E (birinci növ elastiklik modulu, gərginlikdə elastiklik modulu), ikinci növ elastiklik modulu G (kəsmə zamanı elastiklik modulu) və Puasson nisbəti μ (eninə). deformasiya əmsalı).

Young modulu E normal gərginliklərin mütənasiblik hüdudlarında nisbi deformasiyalara nisbətini göstərir.

Standart dartılma nümunələrini sınaqdan keçirərkən Young modulu da empirik olaraq müəyyən edilir. Materialdakı normal gərginliklər qüvvənin ilkin kəsik sahəsinə bölünməsinə bərabər olduğundan:

σ = Р/F о (318.3.1), (317.2)

və nisbi uzanma ε - mütləq deformasiyanın ilkin uzunluğa nisbəti

ε pr = Δl/l o (318.3.2)

onda Huk qanununa görə Young modulu aşağıdakı kimi ifadə edilə bilər

E = σ/ε pr = Pl o /F o Δl = tg α (318.3.3)

Şəkil 318.2. Bəzi metal ərintilərinin gərginlik diaqramları

Puasson nisbəti μ eninə və uzununa deformasiyaların nisbətini göstərir

Yüklərin təsiri altında yalnız nümunənin uzunluğu artmır, həm də nəzərdən keçirilən kəsik sahəsinin sahəsi azalır (əgər elastik deformasiya bölgəsindəki materialın həcminin sabit qaldığını fərz etsək, onda bir nümunənin uzunluğunun artması kəsik sahəsinin azalmasına səbəb olur). Dairəvi en kəsiyi olan nümunə üçün kəsik sahəsinin dəyişməsi aşağıdakı kimi ifadə edilə bilər:

ε pop = Δd/d o (318.3.4)

Onda Puasson nisbəti aşağıdakı tənliklə ifadə edilə bilər:

μ = ε pop /ε pr (318.3.5)

Kəsmə modulu G kəsmə gərginliklərinin nisbətini göstərir T kəsmə bucağına

Kəsmə modulu G nümunələri burulma üçün sınaqdan keçirməklə eksperimental olaraq müəyyən edilə bilər.

Bucaq deformasiyaları zamanı nəzərdən keçirilən kəsik xətti olaraq deyil, müəyyən bir bucaqda - ilkin hissəyə sürüşmə bucağı γ ilə hərəkət edir. Kəsmə gərginliyi qüvvənin təsir etdiyi müstəvidəki sahəyə bölünən qüvvəyə bərabər olduğundan:

T= Р/F (318.3.6)

maillik bucağının tangensini isə mütləq deformasiyanın nisbəti kimi ifadə etmək olar Δl mütləq deformasiyanın qeydə alındığı yerdən fırlanmanın aparıldığı nöqtəyə qədər h məsafəsinə:

tgγ = Δl/h (318.3.7)

onda kəsmə bucağının kiçik dəyərlərində kəsmə modulu aşağıdakı tənliklə ifadə edilə bilər:

G= T/γ = Ph/FΔl (318.3.8)

Young modulu, kəsmə modulu və Poisson nisbəti bir-biri ilə aşağıdakı əlaqə ilə bağlıdır:

E = 2(1 + μ)G (318.3.9)

E, G və µ sabitlərinin qiymətləri cədvəl 318.1-də verilmişdir

Cədvəl 318.1. Bəzi materialların elastiklik xüsusiyyətlərinin təxmini dəyərləri

Qeyd: Elastik modullar sabit dəyərlərdir, lakin müxtəlif tikinti materialları üçün istehsal texnologiyaları dəyişir və elastik modulların daha dəqiq dəyərləri hazırda qüvvədə olan normativ sənədlərə uyğun olaraq dəqiqləşdirilməlidir. Betonun elastiklik modulu betonun sinfindən asılıdır və ona görə də burada verilmir.

Elastik xüsusiyyətlər müxtəlif materiallar üçün gərginlik diaqramında A nöqtəsi ilə məhdudlaşan elastik deformasiyalar çərçivəsində müəyyən edilir. Eyni zamanda, gərginlik diaqramında daha bir neçə nöqtə müəyyən edilə bilər:

2. Elastik həd R у

Elastik həddə çatdıqda nümunənin kəsişməsindəki normal gərginliklər bərabər olacaq:

σ y = Р y /F o (318.2.4)

Elastik həddi, görünən plastik deformasiyaların texniki şərtlərlə normallaşdırılan müəyyən bir kiçik dəyər daxilində olduğu sahəni məhdudlaşdırır (məsələn, 0,001%; ​​0,01% və s.). Bəzən elastik həddi tolerantlığa görə təyin olunur σ 0,001, σ 0,01 və s.

3. Məhsuldarlıq gücü Р t

σ t = Р t /F o (318.2.5)

Yükdə əhəmiyyətli bir artım (verim vəziyyəti) olmadan deformasiyanın artdığı diaqram sahəsini məhdudlaşdırır. Bu vəziyyətdə, nümunənin bütün həcmi boyunca daxili bağların qismən qırılması baş verir ki, bu da əhəmiyyətli plastik deformasiyalara səbəb olur. Nümunə materialı tamamilə məhv edilmir, lakin onun ilkin həndəsi ölçüləri geri dönməz dəyişikliklərə məruz qalır. Nümunələrin cilalanmış səthində məhsuldarlıq rəqəmləri - kəsmə xətləri müşahidə olunur (professor V.D. Çernov tərəfindən kəşf edilmişdir). Müxtəlif metallar üçün bu xətlərin meyl açıları fərqlidir, lakin 40-50 o aralığındadır. Bu zaman yığılmış potensial enerjinin bir hissəsi geri dönməz şəkildə daxili bağların qismən qırılmasına sərf olunur. Gərginlik üçün sınaqdan keçirilərkən, yuxarı və aşağı məhsuldarlıq hədlərini ayırmaq adətdir - müvafiq olaraq, effektiv yükün demək olar ki, sabit bir dəyərində plastik (qalıq) deformasiyanın artdığı ən yüksək və ən aşağı gərginliklər.

Stress diaqramları aşağı məhsuldarlığı göstərir. Materialın standart müqaviməti kimi qəbul edilən əksər materiallar üçün bu hədddir.

Bəzi materiallarda açıq məhsuldarlıq platosu yoxdur. Onlar üçün şərti çıxma gücü σ 0,2 nümunənin qalıq uzanmasının ε ≈0,2% qiymətinə çatdığı gərginlik kimi qəbul edilir.

4. Dartma gücü P max (müvəqqəti güc)

Son gücə çatdıqda nümunənin kəsişməsindəki normal gərginliklər bərabər olacaq:

σ in = P max /F o (318.2.6)

Üst məhsuldarlıq həddini aşdıqdan sonra (stress diaqramlarında göstərilmir) material yenidən yüklərə müqavimət göstərməyə başlayır. P max maksimum qüvvədə materialın daxili bağlarının tamamilə məhv edilməsi başlayır. Bu vəziyyətdə, plastik deformasiyalar bir yerdə cəmləşərək nümunədə boyun deyilən bir forma meydana gətirir.

Maksimum yükdə olan gərginliyə materialın dartılma gücü və ya dartılma gücü deyilir.

Cədvəl 318.2 - 318.5 bəzi materiallar üçün təxmini güc dəyərlərini təqdim edir:

Cədvəl 318.2 Bəzi tikinti materiallarının sıxılma gücünün (müvəqqəti möhkəmlik) təxmini hədləri.

Qeyd: Metallar və ərintilər üçün dartılma müqavimətinin dəyəri normativ sənədlərə uyğun olaraq müəyyən edilməlidir. Bəzi polad növləri üçün müvəqqəti müqavimətlərin dəyərinə baxıla bilər.

Cədvəl 318.3. Bəzi plastiklər üçün təxmini möhkəmlik hədləri (dartılma gücü).

Cədvəl 318.4. Bəzi liflər üçün təxmini dartılma gücü

Cədvəl 318.5. Bəzi ağac növləri üçün təxmini güc məhdudiyyətləri

5. Materialın məhv edilməsi P r

Gərginlik diaqramına baxsanız, yükün azalması ilə materialın məhv edilməsi baş verir. Bu təəssürat yaranır, çünki "boyun" meydana gəlməsi nəticəsində nümunənin "boyun" sahəsindəki kəsik sahəsi əhəmiyyətli dərəcədə dəyişir. Dəyişən kəsişmə sahəsindən asılı olaraq aşağı karbonlu poladdan hazırlanmış nümunə üçün gərginlik diaqramını qursanız, baxılan hissədəki gərginliklərin müəyyən həddə qədər artdığını görəcəksiniz:

Şəkil 318.3. Gərginlik diaqramı: 2 - ilkin kəsik sahəsinə münasibətdə, 1 - boyun nahiyəsində dəyişən kəsik sahəsinə münasibətdə.

Buna baxmayaraq, materialın güc xüsusiyyətlərini orijinal hissənin sahəsinə görə nəzərə almaq daha düzgündür, çünki güc hesablamalarına nadir hallarda orijinal həndəsi formada dəyişikliklər daxildir.

Metalların mexaniki xüsusiyyətlərindən biri boyun nahiyəsində kəsik sahəsinin nisbi dəyişməsi ψ, faizlə ifadə edilir:

ψ = 100(F o - F)/F o (318.2.7)

burada F o nümunənin ilkin kəsik sahəsidir (deformasiyadan əvvəl kəsik sahəsi), F "boyun" sahəsindəki kəsik sahəsidir. ψ dəyəri nə qədər yüksək olarsa, materialın plastik xüsusiyyətləri bir o qədər aydın olur. ψ dəyəri nə qədər aşağı olarsa, materialın kövrəkliyi bir o qədər çox olar.

Nümunənin cırılmış hissələrini toplayıb onun uzanmasını ölçsəniz, onun diaqramdakı uzanmadan (NL seqmentinin uzunluğuna görə) az olduğu ortaya çıxır, çünki yırtıldıqdan sonra elastik deformasiyalar yox olur və yalnız plastik deformasiyalar qalır. . Materialın mexaniki xassələrinin mühüm xarakteristikası da plastik deformasiyanın (uzatma) miqdarıdır.

Elastiklikdən başqa, qırılmaya qədər, ümumi deformasiya elastik və plastik komponentlərdən ibarətdir. Əgər materialı axma gücündən artıq gərginliyə gətirsəniz (şək. 318.1-də axma gücü ilə dartılma gücü arasında müəyyən nöqtə) və sonra onu boşaltsanız, plastik deformasiyalar nümunədə qalacaq, lakin bir müddət sonra yenidən yükləndikdə, elastik həddi daha yüksək olacaq, çünki bu vəziyyətdə plastik deformasiyalar nəticəsində nümunənin həndəsi formasının dəyişməsi, sanki, daxili əlaqələrin təsirinin nəticəsi olur və dəyişmiş həndəsi forma ilkin olur. bir. Materialın yüklənməsi və boşaldılması prosesi bir neçə dəfə təkrarlana bilər və materialın möhkəmlik xüsusiyyətləri artacaq:

Şəkil 318.4. İşin bərkidilməsi zamanı gərginlik diaqramı (maili düz xətlər boşaltma və təkrar yükləməyə uyğundur)

Təkrar statik yükləmə nəticəsində əldə edilən materialın möhkəmlik xassələrindəki bu dəyişiklik iş sərtləşməsi adlanır. Bununla belə, metalın möhkəmliyi soyuq sərtləşmə ilə artdıqda, onun plastik xüsusiyyətləri azalır və kövrəkliyi artır, buna görə də nisbətən kiçik sərtləşmə adətən faydalı hesab olunur.

Deformasiya işi

Materialın hissəcikləri arasında qarşılıqlı təsirin daxili qüvvələri nə qədər çox olarsa, materialın gücü də bir o qədər yüksək olar. Buna görə də, materialın vahid həcminə görə uzanma müqavimətinin dəyəri onun möhkəmliyinin xarakterik xüsusiyyəti kimi xidmət edə bilər. Bu halda, dartılma gücü müəyyən bir materialın möhkəmlik xüsusiyyətlərinin tam xarakteristikası deyil, çünki o, yalnız kəsişmələri xarakterizə edir. Qırılma baş verdikdə, qarşılıqlı əlaqə bütün kəsik sahəsi boyunca məhv edilir və hər hansı bir plastik deformasiya zamanı baş verən kəsiklər zamanı yalnız yerli birləşmələr məhv edilir. Bu əlaqələri məhv etmək üçün, yerdəyişməyə sərf olunan xarici qüvvələrin işinə bərabər olan daxili qarşılıqlı təsir qüvvələrinin müəyyən bir işi sərf olunur:

A = РΔl/2 (318.4.1)

burada 1/2 yükün statik təsirinin nəticəsidir, onun tətbiqi zamanı 0-dan P-ə qədər artır (orta dəyər (0 + P)/2)

Elastik deformasiya zamanı qüvvələrin işi OAB üçbucağının sahəsi ilə müəyyən edilir (bax Şəkil 318.1). Nümunənin deformasiyasına və onun məhvinə sərf olunan ümumi iş:

A = ηР max Δl maks (318.4.2)

burada η AM əyrisi və OA, MN və ON düz xətləri ilə məhdudlaşan bütün diaqramın sahəsinin tərəfləri 0P olan düzbucaqlının sahəsinə nisbətinə bərabər olan diaqramın tamlıq əmsalıdır. max (P oxu boyunca) və Δl max (şəkil 318.1-də nöqtəli xətt). Bu vəziyyətdə, MNL üçbucağının sahəsi ilə müəyyən edilmiş işi (elastik deformasiyalarla əlaqəli) çıxarmaq lazımdır.

Nümunənin plastik deformasiyasına və məhvinə sərf olunan iş materialın kövrəklik dərəcəsini təyin edən vacib xüsusiyyətlərindən biridir.

Sıxılma gərginliyi

Sıxılma deformasiyaları dartılma deformasiyalarına bənzəyir: birincisi, elastik deformasiyalar baş verir, onlara elastiklik həddindən artıq plastik deformasiyalar əlavə olunur. Sıxılma zamanı deformasiya və qırılmanın təbiəti Şəkildə göstərilmişdir. 318.5:

Şəkil 318.5

a - plastik materiallar üçün; b - kövrək materiallar üçün; c - taxıl boyunca ağac üçün, d - taxıl boyunca ağac üçün.

Sıxılma testləri, uğursuzluq anını qeyd etmək çətinliyinə görə plastik materialların mexaniki xüsusiyyətlərini təyin etmək üçün daha az əlverişlidir. Metalların mexaniki sınaq üsulları GOST 25.503-97 ilə tənzimlənir. Sıxılma üçün sınaqdan keçirilərkən, nümunənin forması və ölçüləri fərqli ola bilər. Müxtəlif materiallar üçün çəkilmə gücünün təxmini dəyərləri 318.2 - 318.5 cədvəllərində verilmişdir.

Material sabit gərginlikdə yük altındadırsa, demək olar ki, ani elastik deformasiyaya tədricən əlavə elastik deformasiya əlavə olunur. Yük tamamilə çıxarıldıqda, elastik deformasiya azalan gərginliklərə nisbətdə azalır və əlavə elastik deformasiya daha yavaş yox olur.

Boşaltmadan dərhal sonra yoxa çıxmayan daimi gərginlik altında yaranan əlavə elastik deformasiya elastik effekt adlanır.

Materialların mexaniki xassələrinin dəyişməsinə temperaturun təsiri

Bərk vəziyyət bir maddənin aqreqasiyasının yeganə vəziyyəti deyil. Bərk maddələr yalnız müəyyən temperatur və təzyiq diapazonunda mövcuddur. Temperaturun artması bərkdən mayeyə faza keçidinə gətirib çıxarır və keçid prosesinin özü ərimə adlanır. Ərimə nöqtələri, materialların digər fiziki xüsusiyyətləri kimi, bir çox amillərdən asılıdır və eksperimental olaraq da müəyyən edilir.

Cədvəl 318.6. Bəzi maddələrin ərimə nöqtələri

Qeyd: Cədvəl atmosfer təzyiqində (helium istisna olmaqla) ərimə nöqtələrini göstərir.

Cədvəl 318.1-318.5-də verilmiş materialların elastiklik və möhkəmlik xüsusiyyətləri, bir qayda olaraq, +20 o C temperaturda müəyyən edilir. QOST 25.503-97 metal nümunələrinin +10 ilə +35 o C temperatur aralığında sınaqdan keçirilməsinə imkan verir. .

Temperatur dəyişdikdə bədənin potensial enerjisi dəyişir, yəni daxili qarşılıqlı təsir qüvvələrinin dəyəri də dəyişir. Buna görə də materialların mexaniki xassələri təkcə temperaturun mütləq qiymətindən deyil, həm də onun fəaliyyət müddətindən asılıdır. Əksər materiallar üçün qızdırıldıqda möhkəmlik xüsusiyyətləri (σ p, σ t və σ v) azalır, materialın plastikliyi isə artır. Temperatur azaldıqca güc xüsusiyyətləri artır, lakin eyni zamanda kövrəklik artır. Qızdırıldıqda Young modulu E azalır və Puasson nisbəti artır. Temperatur azaldıqda tərs proses baş verir.

Şəkil 318.6. Karbon poladının mexaniki xüsusiyyətlərinə temperaturun təsiri.

Əlvan metallar və onlardan hazırlanmış ərintilər qızdırıldıqda, gücü dərhal aşağı düşür və 600 ° C-yə yaxın temperaturda praktiki olaraq itirilir. İstisna aluminotermik xromdur, onun dartılma gücü artan temperaturla artır və 1100° C temperaturda maksimum σ in1100 = 2σ in20-ə çatır.

Mis, mis ərintiləri və maqneziumun çeviklik xüsusiyyətləri temperaturun artması ilə azalır, alüminiumun isə artır. Plastik və rezin qızdırıldıqda onların dartılma gücü kəskin şəkildə azalır, soyuduqda isə bu materiallar çox kövrək olur.

Radioaktiv şüalanmanın mexaniki xassələrin dəyişməsinə təsiri

Radiasiyaya məruz qalma müxtəlif materiallara fərqli təsir göstərir. Qeyri-üzvi mənşəli materialların şüalanması mexaniki xüsusiyyətlərə və plastiklik xüsusiyyətlərinə təsirinə görə temperaturun azalmasına bənzəyir: radioaktiv şüalanmanın dozası artdıqca dartılma və xüsusilə axma müqaviməti artır, plastiklik xüsusiyyətləri isə azalır.

Plastiklərin şüalanması da kövrəkliyin artmasına səbəb olur və şüalanma bu materialların dartılma gücünə müxtəlif təsir göstərir: bəzi plastiklərdə demək olar ki, heç bir təsir göstərmir (polietilen), digərlərində dartılma müqavimətinin əhəmiyyətli dərəcədə azalmasına səbəb olur (katamen), digərlərində isə dartılma gücünü artırır (selektor ).

Əsas mexaniki xüsusiyyətlər bunlardır güc, elastiklik,, . Mexanik xassələri bilən dizayner, minimum çəki ilə strukturların etibarlılığını və davamlılığını təmin edən uyğun materialı əsaslı şəkildə seçir. Mexanik xüsusiyyətlər xarici yüklər altında deformasiya və məhv zamanı materialın davranışını müəyyən edir.

Yükləmə şəraitindən asılı olaraq, mexaniki xüsusiyyətlər aşağıdakılarla müəyyən edilə bilər:

1. Statik yükləmə– nümunədəki yük yavaş-yavaş və rəvan artır.
2. Dinamik yükləmə– yük yüksək sürətlə artır və şok xarakteri daşıyır.
3. Təkrarlanan, dəyişən və ya dövri yükləmə– sınaq zamanı yük dəfələrlə böyüklükdə və ya böyüklükdə və istiqamətdə dəyişir.

Müqayisə edilə bilən nəticələr əldə etmək üçün nümunələr və mexaniki sınaq üsulları GOST tərəfindən tənzimlənir.

Metalların, poladların və ərintilərin mexaniki xüsusiyyətləri. Güc.

Güc– materialın deformasiyaya və dağılmaya qarşı durma qabiliyyəti.

Testlər nümunənin Δ uzanmasından asılılığını ifadə edən dartılma diaqramını qeyd edən xüsusi maşınlarda aparılır. l(mm) effektiv yükdən P, yəni Δ l = f(P). Lakin mexaniki xüsusiyyətlər haqqında məlumat əldə etmək üçün onlar yenidən qurulur: nisbi uzanma Δ asılılığı l gərginlikdən δ.

Materialın Dartma Diaqramı

Şəkil 1: a – mütləq, b – nisbi;c – şərti məhsuldarlığın təyini sxemi

Yük artdıqca nümunə materialında baş verən prosesləri təhlil edək: bölmə oa diaqramda Huk qanunu müşahidə edildikdə materialın elastik deformasiyasına uyğun gəlir. Bir nöqtədə elastik məhdudlaşdırıcı deformasiyaya uyğun olan gərginlik A, çağırdı mütənasiblik həddi.

Metalların, poladların və ərintilərin mexaniki xüsusiyyətləri. Proporsionallıq həddi.

Mütənasiblik həddi (σ pts) – gərginlik və gərginlik arasında xətti əlaqənin saxlanıldığı maksimum gərginlik.

Mütənasiblik həddini aşan gərginliklərdə vahid plastik deformasiya (kesitin uzadılması və ya daralması) baş verir. Hər bir gərginlik uzanma diaqramının müvafiq nöqtəsindən paralel xətt çəkməklə əldə edilən qalıq uzanmaya uyğundur. oa.

Qeyri-elastik vəziyyətə keçid nöqtəsini qurmaq praktiki olaraq mümkün olmadığından, onlar müəyyən edirlər şərti elastik həddi, – nümunənin yalnız elastik deformasiyaya məruz qaldığı maksimum gərginlik. Qalıq deformasiyanın çox kiçik (0,005...0,05%) olduğu gərginlik nəzərə alınır. Təyinat qalıq deformasiyanın dəyərini göstərir (σ 0.05).

Metalların, poladların və ərintilərin mexaniki xüsusiyyətləri. Gəlir limiti.

Gəlir gücü materialın kiçik plastik deformasiyalara qarşı müqavimətini xarakterizə edir. Materialın xarakterindən asılı olaraq fiziki və ya şərti axma gücündən istifadə olunur.

Fiziki məhsuldarlıq gücü σ m– bu, sabit yük altında deformasiyanın artmasının baş verdiyi gərginlikdir (dartılma diaqramında üfüqi sahənin olması). Çox plastik materiallar üçün istifadə olunur.

Lakin metalların və ərintilərin əksəriyyətində məhsuldarlıq platosu yoxdur.

Gəlir sübutuσ 0.2– bu, qalıq deformasiyaya səbəb olan gərginlikdir δ = 0,20%.

Fiziki və ya sübut gərginliyi materialın vacib dizayn xüsusiyyətləridir. Hissəyə təsir edən gərginliklər axma gücündən aşağı olmalıdır. Bütün həcm boyu uniforma dartılma gücü dəyərinə qədər davam edir. nöqtədə VƏn zəif nöqtədə boyun formalaşmağa başlayır - nümunənin şiddətli yerli yorğunluğu.

Metalların, poladların və ərintilərin mexaniki xüsusiyyətləri. Dartma gücü.

Dartma gücü σ in – nasazlıqdan əvvəl nümunənin dözə biləcəyi maksimum yükə uyğun gələn gərginlik (müvəqqəti dartılma gücü).

Boyun formalaşması maksimum gərginlik diaqramı olan plastik materiallar üçün xarakterikdir. Son güc gücü əhəmiyyətli vahid plastik deformasiyaya qarşı müqavimət kimi xarakterizə edir. B nöqtəsindən kənarda, boyun inkişafı səbəbindən C nöqtəsində yük düşür və məhv olur.

Məhv etməyə əsl müqavimət – bu, nümunənin məhv edilməsindən əvvəlki anda materialın dözə biləcəyi maksimum gərginlikdir (Şəkil 2).

Əsl qırılma müqaviməti, nümunənin son kəsişmə sahəsinə nisbətən müəyyən edildiyi üçün son gücdən əhəmiyyətli dərəcədə böyükdür.

Həqiqi Gərginlik Diaqramı

düyü. 2

F üçün - nümunənin son kəsik sahəsi.

Həqiqi gərginlik S i müəyyən bir zamanda yükün kəsik sahəsinə nisbəti kimi müəyyən edilir.

Dartma testi həmçinin plastiklik xüsusiyyətlərini də müəyyən edir.

Metalların, poladların və ərintilərin mexaniki xüsusiyyətləri. plastik.

plastik – materialın plastik deformasiyaya məruz qalma qabiliyyəti, yəni davamlılığı pozmadan forma və ölçüdə qalıq dəyişikliyi əldə etmək qabiliyyəti. Bu xüsusiyyət metal formalaşdırmaqda istifadə olunur.

Xüsusiyyətlər:

• nisbi uzantı :

l o və l k – nümunənin ilkin və son uzunluğu;

Əvvəlki paraqraflarda əldə edilən nəticələr sıxılmış çubuğun sabitlik üçün sınaqdan keçirilməsi problemini həll etdiyi görünür; Yalnız təhlükəsizlik amilini seçmək qalır. Lakin bu, belə deyil. Eyler düsturundan istifadə edərək əldə edilən ədədi dəyərlərin daha yaxından öyrənilməsi göstərir ki, o, yalnız müəyyən hədlərdə düzgün nəticələr verir.

Şəkil 1, adətən metal konstruksiyalarda istifadə olunan polad 3 üçün müxtəlif elastiklik dəyərlərində hesablanmış kritik gərginliklərin böyüklüyünün asılılığını göstərir. Bu asılılıq “Euler hiperbolası” adlanan hiperbolik əyri ilə təmsil olunur:

Bu əyridən istifadə edərkən yadda saxlamalıyıq ki, onun təmsil etdiyi düstur əyri oxun diferensial tənliyini inteqral etməklə, yəni fərziyyə əsasında əldə edilmişdir. dayanıqlığın itirilməsi anında çubuqda olan gərginliklərin mütənasiblik həddini keçməməsi.

Şəkil 1.Çubuğun elastikliyindən kritik gərginliyin hiperbolik asılılığı

Nəticə etibarilə, Euler düsturundan istifadə edərək hesablanmış kritik gərginliklərin dəyərlərindən istifadə etmək hüququmuz yoxdur, əgər onlar müəyyən bir material üçün bu həddən artıq olarsa. Başqa sözlə, Eyler düsturu yalnız aşağıdakı şərtlər yerinə yetirildikdə tətbiq edilir:

Bu bərabərsizlikdən çevikliyi ifadə etsək, Eyler düsturlarının tətbiqi şərti fərqli bir forma alacaq:

Müəyyən bir material üçün elastiklik modulunun müvafiq dəyərlərini və mütənasiblik həddini əvəz edərək, Euler düsturundan istifadə etmək mümkün olan ən kiçik çeviklik dəyərini tapırıq. Polad 3 üçün mütənasiblik həddi bərabər götürülə bilər , buna görə də, bu materialdan hazırlanmış çubuqlar üçün Euler düsturunu yalnız elastikliklə istifadə edə bilərsiniz

yəni 100%-dən çox

Polad üçün 5 at Euler düsturu çeviklik şəraitində tətbiq edilir; çuqun üçün at , şam üçün at və s. Şəkil 1-də ordinata bərabər olan üfüqi xətt çəksək. , onda Eyler hiperbolası iki hissəyə bölünəcək; Siz yalnız nisbətən nazik və uzun çubuqlara aid olan qrafikin aşağı hissəsindən istifadə edə bilərsiniz, sabitlik itkisi mütənasiblik həddindən yüksək olmayan gərginliklərdə baş verir.

Eyler tərəfindən əldə edilən nəzəri həll praktikada yalnız çox məhdud kateqoriyalı çubuqlar, yəni nazik və böyük elastikliyə malik uzun çubuqlar üçün tətbiq oluna bilər. Bu vaxt, strukturlarda aşağı elastikliyə malik çubuqlar çox vaxt tapılır. Kritik gərginlikləri hesablamaq və aşağı çeviklikdə dayanıqlığı yoxlamaq üçün Eyler düsturundan istifadə etmək cəhdləri bəzən çox ciddi fəlakətlərə səbəb olurdu və çubuqların sıxılması ilə bağlı təcrübələr göstərir ki, mütənasiblik həddindən artıq kritik gərginliklərdə faktiki kritik qüvvələr müəyyən edilənlərdən əhəmiyyətli dərəcədə aşağı olur. Eyler düsturu.

Beləliklə, materialların mütənasiblik həddini aşdığı hallarda, məsələn, 0-dan 100-ə qədər olan yumşaq polad çubuqlar üçün də kritik gərginlikləri hesablamaq üçün bir yol tapmaq lazımdır.

Dərhal qeyd etmək lazımdır ki, hazırda mütənasiblik hüdudlarından kənarda, yəni aşağı və orta elastiklikdə kritik gərginliklərin qurulması üçün ən vacib mənbə təcrübələrin nəticələridir. Bu problemi nəzəri cəhətdən həll etmək cəhdləri var, lakin onlar praktiki hesablamalar üçün əsas verməkdənsə, daha çox tədqiqata aparan yolları göstərirlər.

İlk növbədə, 0-dan təxminən 30 x 40-a qədər aşağı elastikliyə malik çubuqları seçmək lazımdır; onların uzunluğu en kəsiyinin ölçülərinə nisbətən nisbətən kiçikdir. Məsələn, dairəvi kəsikli bir çubuq üçün elastiklik 20 uzunluq-diametr nisbətinə uyğundur 5. Belə çubuqlar üçün bütün çubuğun düzxətli formasının dayanıqlığının itirilməsi fenomeni haqqında danışmaq çətindir. bütövlükdə o mənada ki, bu, nazik və uzun çubuqlar üçün belədir.

Bu qısa çubuqlar, əsasən, onlarda sıxılma gərginliklərinin axma nöqtəsinə (çevik materiallar üçün) və ya möhkəmlik həddinə (kövrək materiallar üçün) çatması səbəbindən uğursuz olacaq. Buna görə də, qısa çubuqlar üçün, təxminən 3040 çevikliyə qədər, kritik gərginliklər müvafiq olaraq ya (polad) və ya (çuqun) bərabər və ya bir qədər aşağı olacaq (çubuq oxunun hələ də müşahidə olunan cüzi əyriliyinə görə) , ağac).

Beləliklə, sıxılmış çubuqların istismarının iki məhdudlaşdırıcı halı var: əsasən materialın sıxılma nəticəsində məhv olması səbəbindən yükdaşıma qabiliyyətini itirən qısa çubuqlar və yükdaşıma qabiliyyətinin itirilməsinə səbəb olan uzun çubuqlar. çubuqun düzxətli formasının dayanıqlığının pozulması ilə. Çubuğun uzunluğu və eninə ölçülərinin nisbətindəki kəmiyyət dəyişikliyi məhvetmə fenomeninin bütün xarakterini dəyişir. Ümumi olaraq qalan, deformasiyaların qəfil kəskin artması mənasında kritik vəziyyətin başlanğıcının qəfil olmasıdır.

Euler düsturunun tətbiq olunduğu böyük elastikliyə malik sıxılmış çubuqlarda qüvvəyə çatdıqdan sonra R kritik dəyər, adətən deformasiyaların kəskin artması müşahidə olunur. Bu nöqtəyə qədər sapmalar artan yüklə artmağa meyllidir, lakin əhəmiyyətsiz olaraq qalır. Teorik olaraq, çubuq kritik qüvvəyə qədər düz qalacaq; Bununla belə, praktikada qaçılmaz olan bir sıra hallar - çubuqun ilkin əyriliyi, yükün tətbiqində bəzi ekssentriklik, yerli həddindən artıq gərginliklər, materialın heterojenliyi - hətta kritikdən az olan sıxılma qüvvələrində də kiçik əyilmələrə səbəb olur.

Qısa çubuqların sıxılması zamanı qısalmanın gərginlikdən asılılığı oxşar xarakterə malikdir; müəyyən bir gərginlik böyüklüyündə deformasiyaların eyni ani artımına sahibik (zaman ).

İndi orta elastiklik dəyərlərində sıxılmış çubuqların davranışını nəzərdən keçirmək qalır, məsələn, çevikliyi 40 ilə 100 arasında olan polad çubuqlar üçün; Mühəndislər praktikada ən çox oxşar çeviklik dəyərlərinə rast gəlirlər.

Məhv təbiətinə görə bu çubuqlar nazik və uzun çubuqlar kateqoriyasına yaxınlaşır; onlar xətti formasını itirir və əhəmiyyətli yanal bükülmə nəticəsində məhv olurlar. Onlarla aparılan təcrübələrdə “Euler” mənasında aydın ifadə olunmuş tənqidi qüvvənin mövcudluğunu qeyd etmək olar; kritik gərginliklər mütənasiblik həddindən yuxarı və kövrək materiallar üçün çeviklik və dartılma gücü üçün məhsuldarlıqdan aşağı alınır.

Bununla belə, bu "orta" çeviklik çubuqları üçün qısa çubuqlarla müqayisədə düzxətli formanın itirilməsi və kritik gərginliklərin azalması qısa çubuqlarda yükdaşıma qabiliyyətinin itirilməsinə səbəb olan eyni material möhkəmliyinin pisləşməsi fenomeni ilə əlaqələndirilir. Burada həm kritik gərginliklərin qiymətini azaldan uzunluğun təsiri, həm də mütənasiblik həddini aşan gərginliklərdə material deformasiyalarının əhəmiyyətli dərəcədə artmasının təsiri birləşdirilir.

Sıxılmış çubuqlar üçün kritik qüvvələrin eksperimental təyini həm burada, həm də xaricdə dəfələrlə aparılmışdır. Xüsusilə geniş eksperimental materialı toplayan Prof. Tənqidi (“qırmaq”) vurğularının cədvəlini tərtib edən F.Yasinski c. bir sıra materiallar üçün elastiklikdən asılı olaraq və sabitlik üçün sıxılmış çubuqların hesablanmasının müasir üsullarının əsasını qoydu.

Əldə edilmiş eksperimental materiala əsasən, mütənasiblik həddindən az olan kritik gərginliklərdə bütün təcrübələrin hər hansı bir material üçün Eyler düsturunu təsdiqlədiyini güman edə bilərik.

Orta və aşağı çeviklikli çubuqlar üçün müxtəlif empirik düsturlar təklif edilmişdir ki, bu cür çeviklik üçün kritik gərginliklər xəttinə yaxın qanuna uyğun olaraq dəyişir:

Harada A Və b materialdan asılı olaraq əmsallar, çubuğun elastikliyi. Çuqun üçün Yasinsky aldı: A = 338,7MPa, b = 1,483 MPa. Çevikliyi = 40-dan = 100 əmsalı olan polad 3 üçün A Və b qəbul edilə bilər: A = 336 MPa; b = 1,47MPa. Ağac üçün (şam): A = 29,3 MPa; b = 0,194 MPa.

Bəzən qeyri-elastik bölgə üçün kvadrat parabola qanununa uyğun olaraq kritik gərginliklərin dəyişməsini verən empirik düsturlar əlverişlidir; bunlara formula daxildir

Burada at = 0 çevik və kövrək materiallar üçün nəzərə alınır; əmsal A Eyler hiperbolası ilə hamar konyuqasiya şərtindən seçilmiş , qiymətə malikdir:

məhsuldarlıq gücü = 280 olan polad üçün MPa a = 0,009 MPa

Burada verilən məlumatları nəzərə alaraq, hər hansı bir material üçün kritik gərginliklərin tam qrafiki (çeviklikdən asılı olaraq) qurula bilər. Şəkil 2-də məhsuldarlıq gücü ilə polad qurmaq üçün belə bir qrafik göstərilir və mütənasiblik həddi .

Şəkil 2. Struktur polad üçün kritik gərginlik cədvəlini tamamlayın.

Qrafik üç hissədən ibarətdir: Eyler hiperbolası at, meylli düz xətt və üfüqi və ya bir qədər maili düz xətt. Oxşar qrafikləri Eyler düsturunu digər materiallar üçün eksperimental nəticələrlə birləşdirməklə qurmaq olar.

Sıxılmış çubuqların sabitlik üçün yoxlanılması.

Əvvəllər qeyd edilmişdir ki, sıxılmış çubuqlar üçün iki yoxlama aparılmalıdır:

güc üçün

davamlılıq üçün

Harada

Sabitlik üçün icazə verilən gərginliyi təyin etmək üçün indi yalnız təhlükəsizlik amilini seçməliyik k.

Praktikada bu əmsal polad üçün 1,8 ilə 3,0 arasında dəyişir. Sabitlik üçün təhlükəsizlik əmsalı, polad üçün 1,5 × 1,6-a bərabər olan möhkəmlik üçün təhlükəsizlik əmsalından daha yüksək seçilir.

Bu, praktikada qaçılmaz olan (ilkin əyrilik, hərəkətin ekssentrikliyi, yüklər, materialın heterojenliyi və s.) və digər deformasiya növləri (burulma) şəraitində strukturun işinə demək olar ki, heç bir təsiri olmayan bir sıra halların olması ilə izah olunur. , əyilmə, gərginlik).

Sıxılmış çubuqlar üçün, sabitliyin itirilməsi ehtimalına görə, bu hallar çubuğun yük daşıma qabiliyyətini əhəmiyyətli dərəcədə azalda bilər. Çuqun üçün təhlükəsizlik əmsalı 5,0 ilə 5,5, ağac üçün 2,8 ilə 3,2 arasında dəyişir.

Sabitlik üçün icazə verilən gərginlik ilə güc üçün icazə verilən gərginlik arasında əlaqə yaratmaq üçün onların nisbətini götürək:

Təyinat

burada sıxılmış çubuqlar üçün əsas icazə verilən gərginlik üçün azalma əmsalı.

Müəyyən bir materialdan asılılıq qrafikinə sahib olmaq, güc və sabitlik üçün təhlükəsizlik amillərini bilmək və ya seçmək və çeviklik funksiyası kimi əmsal dəyərlərinin cədvəllərini yarada bilərsiniz. Bu cür məlumatlar strukturların dizaynı üçün texniki şərtlərimizdə verilir; onlar cədvələ salınır.