Mehaanilised omadused mis. Materjalide mehaanilised omadused ja nende omadused

Materjali valiku kriteeriumid

Omadused- see on materjali kvantitatiivne või kvalitatiivne omadus, mis määrab selle sarnasuse või erinevuse teiste materjalidega.
Materjali valiku aluseks on kolm peamist omaduste rühma: kasutusomadused, tehnoloogiline ja maksumus, mis määravad selle kasutamise tehnilise ja majandusliku otstarbekuse. Esmatähtsad on jõudlusomadused.
töökorras nimetada materjali omadused, mis määravad masinaosade, instrumentide ja tööriistade töövõime, nende võimsuse, kiiruse, maksumuse ja muud tehnilised ja töönäitajad.
Enamiku masinaosade ja toodete jõudlus tagab mehaaniliste omaduste taseme, mis iseloomustab materjali käitumist välise koormuse mõjul. Kuna masinaosade laadimistingimused on mitmekesised, hõlmavad mehaanilised omadused suurt rühma indikaatoreid.
Sõltuvalt ajamuutusest jagatakse koormus staatiliseks ja dünaamiliseks. Staatilist koormust iseloomustab selle suuruse väike muutumise kiirus ja dünaamilised koormused muutuvad aja jooksul suure kiirusega, näiteks löökkoormuse ajal. Lisaks jagunevad koormused tõmbe-, surve-, painutus-, väände- ja nihkejõuks. Koormuse muutus võib olla perioodiliselt korduva iseloomuga, millest tulenevalt nimetatakse neid korduvalt muutuvateks või tsüklilisteks. Masinate töötingimustes võib loetletud koormuste mõju avalduda erinevates kombinatsioonides.
Väliskoormuste, aga ka konstruktsioonifaasiliste transformatsioonide mõjul tekivad konstruktsioonide materjalis sisemised jõud, mida saab väljendada väliste koormuste kaudu. Sisejõud pindalaühiku kohta ristlõige kehasid nimetatakse rõhutab. Pingete mõiste kasutuselevõtt võimaldab teha arvutusi konstruktsioonide ja nende elementide tugevuse kohta.
Silindrilise varda aksiaalpinge kõige lihtsamal juhul pinge σ on defineeritud kui tõmbejõu P suhe esialgsesse ristlõikepindalasse Fo, s.o.

σ = P/Fo

Väliste jõudude toime toob kaasa keha deformatsiooni, s.o. selle suuruse ja kuju muutmiseks. Deformatsiooni, mis kaob pärast mahalaadimist, nimetatakse elastseks ja deformatsiooni, mis jääb kehasse, nimetatakse plastiliseks (jääk).
Eraldi masinaosade rühma jõudlus ei sõltu ainult mehaanilistest omadustest, vaid ka vastupidavusest keemiliselt aktiivse töökeskkonna toimele, kui selline mõju muutub oluliseks, siis füüsikalis-keemilised omadused materjal - kuumakindlus ja korrosioonikindlus.
Kuumakindlus iseloomustab materjali võimet taluda keemilist korrosiooni kõrgel temperatuuril kuivade gaaside atmosfääris. Metallides kaasneb kuumutamisega pinnale oksiidikihi (räbu) teke.
Korrosioonikindlus- see on metalli võime seista vastu elektrokeemilisele korrosioonile, mis areneb metalli pinnal vedela keskkonna ja selle elektrokeemilise ebahomogeensuse juuresolekul.
Mõnede masinaosade puhul on see oluline füüsikalised omadused iseloomustavad materjalide käitumist magnet-, elektri- ja soojusväljades, samuti suurte energiavoogude või kiirguse mõjul. Tavaliselt jagatakse need magnetiliseks, elektriliseks, termofüüsikaliseks ja kiirguseks.
Materjali läbimisvõime erinevaid meetodeid kuum ja külm töö on määratud tehnoloogilised omadused. Nende hulka kuuluvad valuomadused, deformeeritavus, keevitatavus ja töödeldavus lõikeriistaga. Tehnoloogilised omadused võimaldavad teostada vormimuutustöötlust ning saada toorikuid ja masinaosi.
Viimane põhiomaduste rühm sisaldab materjali maksumust, mis hindab selle kasutamise ökonoomsust. Selle kvantitatiivne näitaja on - hulgihind - valuplokkide, profiilide, pulbri, tüki ja keevitatud toorikute kujul olevate materjalide maksumus massiühiku kohta, mille järgi tootja müüb oma tooteid masina- ja instrumentide valmistamise ettevõtetele.

Mehaanilised omadused määratakse staatiliste koormuste all

Mehaanilised omadused iseloomustavad materjali vastupidavust deformatsioonile, hävimisele või selle käitumise tunnusele hävimisprotsessis. Sellesse omaduste rühma kuuluvad tugevuse, jäikuse (elastsuse), plastilisuse, kõvaduse ja viskoossuse näitajad. Selliste indikaatorite põhirühm on mehaaniliste omaduste standardnäitajad, mis määratakse proovidel laboritingimustes standardsed suurused. Selliste katsete käigus saadud mehaaniliste omaduste näitajad hindavad materjalide käitumist väliskoormusel, võtmata arvesse detaili konstruktsiooni ja töötingimusi.
Koormuste rakendamise meetodi järgi eristatakse staatilisi katseid tõmbe-, surve-, painde-, väände-, nihke- või nihkekatsete osas. Levinumad tõmbekatsed (GOST 1497-84), mis võimaldavad määrata mitut olulised näitajad mehaanilised omadused.

Tõmbekatse. Standardproovide venitamisel ristlõike pindalaga Fo ja tööpikkusega (arvutuslik) lo, ehitatakse koordinaatidesse pingediagramm: koormus - proovi pikenemine (joon. 1). Diagrammil on kolm osa: elastne deformatsioon kuni koormuseni Rupr .; ühtlane plastiline deformatsioon Ruprilt. kuni Рmax ja kontsentreeritud plastiline deformatsioon alates Рmax kuni Рк. Sirgjoont säilitatakse kuni koormuseni, mis vastab proportsionaalsuspiirile Rpc. Sirge lõigu kalde puutuja iseloomustab esimest tüüpi E elastsusmoodulit.

Riis. 1. Plastilise metalli tõmbediagramm (a) ja diagrammid
plastiliste (b) ja rabedate (c) metallide tingimuslikud pinged.
Võrdluseks on toodud tõeliste pingete diagramm (katkendjoon).

Plastiline deformatsioon üle R kontrolli. läheb kasvava koormusega, kuna metall tugevneb deformatsiooniprotsessis. Materjali kõvenemist deformatsiooni käigus nimetatakse töökarastamiseks.

Metalli töökarastumine suureneb kuni proovi purunemiseni, kuigi tõmbekoormus P-st väheneb max kuni P k (joon. 1, a). See on seletatav lokaalse kaela hõrenemise ilmnemisega proovis, millesse on peamiselt koondunud plastiline deformatsioon. Vaatamata koormuse vähenemisele suureneb tõmbepinge kaelas kuni proovi ebaõnnestumiseni.
Venitamisel proov pikeneb ja selle ristlõige väheneb pidevalt. Tegelik pinge määratakse kindlaks, jagades teatud hetkel mõjuva koormuse pindalaga, mis proovil sellel hetkel on (joonis 1b). Need pinged igapäevapraktikas ei määra, vaid kasutavad pingetingimusi, arvestades, et ristlõige F o näidis jääb muutumatuks.

Rõhud σ juhtimine, σ t, σ in - standardsed tugevusomadused. Igaüks saadakse vastava koormuse R ex jagamisel. Rt ja R max esialgsele ristlõikepinnale F O .

elastsuse piirσ nt. nimetage pinge, mille juures plastne deformatsioon saavutab väärtuse 0,005; 0,02 ja 0,05%. Vastavad elastsuse piirid on tähistatudσ 0,005, σ 0,02, σ 0,05.

Tingimuslik voolavuspiir on pinge, mis vastab plastilisele deformatsioonile 0,2%; see on määratudσ 0,2 . Füüsiline voolavuspiirσ t määratakse tõmbediagrammi järgi, kui sellel on saagikuse platoo. Kuid pinges testimisel ei näita enamik sulameid graafikutel saagikuse platood. Valitud plastne deformatsioon 0,2% iseloomustab üsna täpselt üleminekut elastsetelt deformatsioonidelt plastilistele deformatsioonidele.

Tõmbetugevus iseloomustab materjali maksimaalset kandevõimet, selle tugevust enne hävitamist:

σ in \u003d P max / F o

Plastilisust iseloomustab suhteline pikenemine δ ja suhteline kokkutõmbumine ψ:

kus lk on proovi lõplik pikkus; lo ja Fo on proovi algpikkus ja ristlõikepindala; Fk on ristlõike pindala rebenemiskohas.
Väheplastiliste materjalide puhul põhjustavad tõmbekatsed (joonis 1c) olulisi raskusi. Selliste materjalidega tehakse tavaliselt painutuskatseid.

Paindekatse. Painutuskatse ajal esinevad proovis nii tõmbe- kui ka survepinged. Malmi on testitud painde suhtes tööriistaterased, sai pärast pinna kõvenemine ja keraamika. Määratud omadused on tõmbetugevus ja läbipaine.

Paindetugevus arvutatakse järgmise valemiga:

σ ja = M/W,

kus M on suurim paindemoment; W - ristlõike moodul, ringikujulise lõigu kujutise jaoks

W = πd 3/32

(kus d on proovi läbimõõt) ja ristkülikukujuliste proovide puhul W = bh 2 /6, kus b, h on proovi laius ja kõrgus).
Kõvaduse testid . Kõvaduse all mõistetakse materjali võimet seista vastu tahke keha – taandri – tungimisele selle pinnale. Karastatud teraskuuli kasutatakse taandrina või teemant ots koonuse või püramiidi kujul. Sissetõmbamisel kogevad materjali pinnakihid märkimisväärset plastilist deformatsiooni. Peale koorma eemaldamist jääb pinnale jäljend. Käimasoleva plastilise deformatsiooni tunnuseks on see, et otsa lähedal tekib keeruline pingeseisund, mis on igakülgse ebaühtlase kokkusurumise lähedal. Sel põhjusel ei koge plastilist deformatsiooni mitte ainult plastik, vaid ka rabedad materjalid.
Seega iseloomustab kõvadus materjali vastupidavust plastilisele deformatsioonile. Sama takistust hindab ka ajutine takistus, mille määramisel toimub kontsentreeritud deformatsioon kaela piirkonnas. Seetõttu on mitme materjali kõvaduse ja tõmbetugevuse arvväärtused võrdelised. Praktikas kasutatakse laialdaselt nelja kõvaduse mõõtmise meetodit: Brinelli kõvadus, Vickersi kõvadus, Rockwelli kõvadus ja mikrokõvadus.
Kõvaduse määramisel vastavalt Brinellile (GOST 9012-59) surutakse proovipinna sisse karastatud kuul läbimõõduga 10; 5 või 2,5 mm koormuse all 5000N kuni 30000N. Pärast koormuse eemaldamist moodustub pinnale jäljend sfäärilise augu kujul läbimõõduga d.
Brinelli kõvaduse mõõtmisel kasutatakse eelnevalt koostatud tabeleid, mis näitavad kõvaduse numbrit HB Olenevalt taande läbimõõdust ja valitud koormusest, mida väiksem on taande läbimõõt, seda suurem on kõvadus.
Brinelli mõõtmismeetodit kasutatakse kõvadusega teraste puhul < 450 HB, kõvadusega värvilised metallid < 200 HB. Nende jaoks on kindlaks tehtud korrelatsioon tõmbetugevuse (MPa) ja kõvaduse numbri HB vahel:
σ sisse » 3,4 HB - kuumvaltsitud süsinikteraste jaoks;
σ sisse » 4,5 HB - vasesulamitele;
σ sisse » 3,5 HB - alumiiniumsulamitele.
Standardse Vickersi mõõtmismeetodiga (GOST 2999-75) pressitakse proovi pinnale tetraeedriline teemantpüramiid, mille tipunurk on 139°. Jälg saadakse ruudu kujul, mille diagonaali mõõdetakse pärast koormuse eemaldamist. Kõvadusarv HV määratakse spetsiaalsete tabelite abil jäljendi diagonaali väärtuse järgi valitud koormusel.

Vickersi meetodit kasutatakse peamiselt suure kõvadusega materjalide puhul, samuti väikeste osade või õhukeste pinnakihtidega detailide kõvaduse testimiseks. Reeglina kasutatakse väikeseid koormusi: 10,30,50,100,200,500 N. Mida õhem on uuritava detaili lõik või kiht, seda vähem koormust valitakse.
Kuni 450 HB kõvadusega materjalide Vickersi ja Brinelli kõvaduse numbrid on praktiliselt samad.
Rockwelli kõvaduse mõõtmine (GOST 9013-59) on kõige mitmekülgsem ja kõige vähem töömahukas. Kõvadusarv sõltub otsa süvendamise sügavusest, mida kasutatakse teemantkoonusena, mille ülaosas on nurk 120 0, või teraskuulina läbimõõduga 1,588 mm. Erinevate koormuste ja otsikute kombinatsioonide jaoks on Rockwelli seadmel kolm mõõteskaalat: A.V.S. Rockwelli kõvadust tähistavad numbrid, mis määravad kõvaduse taseme, ja tähed HR, mis näitavad kõvaduse skaalat, näiteks: 70HRA, 58HRC, 50HRB. Rockwelli kõvadusarvudel ei ole täpset seost Brinelli ja Vickersi kõvaduse numbritega.
Kaal A (ots - teemantkoonus, kogukoormus 600N). Seda skaalat kasutatakse kõvad materjalid, õhukeste lehtmaterjalide või õhukeste (0,6-1,0 mm) kihtide jaoks. Kõvaduse mõõtmise piirid sellel skaalal on 70-85.
Kaal B (ots - teraskuul, kogukoormus 1000N). Selle skaala abil määratakse suhteliselt pehmete materjalide kõvadus (<400НВ). Пределы измерения твердости 25-100.

Kaal C (ots - teemantkoonus, kogukoormus 1500N). Seda skaalat kasutatakse kõvade materjalide (> 450 HB), näiteks karastatud terase jaoks. Kõvaduse mõõtmise piirid sellel skaalal on 20-67. Mikrokõvaduse määramine (GOST 9450-76) viiakse läbi teemantpüramiidi pressimisega proovi pinnale madalatel koormustel (0,05-5N), millele järgneb jäljendi diagonaali mõõtmine. See meetod hindab üksikute terade kõvadust, konstruktsioonikomponente, õhukesed kihid või peeneid detaile.

Dünaamilistel koormustel määratud mehaanilised omadused

Masinaosade töötamise ajal on võimalikud dünaamilised koormused, mille all paljudel metallidel on kalduvus rabedaks murduda. Hävimisohtu suurendavad sälgud – pingekontsentraatorid. Selleks, et hinnata metalli kalduvust nende tegurite mõjul hapraks murduda, tehakse pendlilöögitesterite dünaamilised löögipainutuskatsed (joonis 2). standardproov seadke kaks vaidlust ja lööge keskele, mis viib proovi hävitamiseni. Pendelkopra skaalal määratakse töö TO kulutada hävitamisele ja arvutada nende testide tulemusel saadud põhiomadus - löökpillid viskoossus:

KS = K / S 0 1, [MJ/m 2 ],

Kus S 0 1, proovi ristlõikepindala sälgu juures.

Riis. 2. Skeemi pendli kopra (a) ja löögikatse (b):
1 - proov; 2 - pendel; 3 - skaala; 4 – skaala osuti; 5 - pidur.

Vastavalt standardile GOST 9454-78 testitakse kolme tüüpi näidiseid: U-kujuline (sälgu raadius r=1 mm); V-kujuline (r \u003d 0,25 mm) ja T-kujuline (sälgu põhjas tekkinud väsimuspragu. Vastavalt sellele tähendab löögitugevus: KCU, KCV, KCT. Kõigi mehaaniliste omaduste löögitugevus on temperatuuri languse suhtes kõige tundlikum Seetõttu kasutatakse läve määramiseks löögitugevuse katseid madalatel temperatuuridel külm rabedus- temperatuur või temperatuurivahemik, milles löögitugevus väheneb. Külm rabedus- metallmaterjali võime kaotada viskoossust, habras purunemine temperatuuri langusega. Külm rabedus avaldub rauas, terases, metallides ja sulamites, millel on kehakeskne kuup (bcc) või kuusnurkne tihedalt pakitud (HP) võre. See puudub metallides, millel on näokeskne kuupvõre (fcc).

Muutuvate tsükliliste koormuste korral määratud mehaanilised omadused

Paljud masinaosad (võllid, ühendusvardad, hammasrattad) kogevad töö ajal korduvaid tsüklilisi koormusi. Materjali kahjustuste järkjärgulise kuhjumise protsesse tsükliliste koormuste mõjul, mis viib selle omaduste muutumiseni, pragude tekkeni, nende tekkeni ja hävimiseni, nimetatakse. väsimus, ja võimet seista vastu väsimusele - vastupidavus(GOST 23207-78). Materjalide töövõimet tsüklilise koormuse tingimustes hinnatakse näidiste väsimuse testimise tulemuste põhjal (GOST 25.502-79). Need viiakse läbi spetsiaalsetel masinatel, mis tekitavad proovides mitmekordse koormuse (pinge - surve, painutamine, vääne). Proove testitakse järjestikku erinevad tasemed pinged, määrates tsüklite arvu enne ebaõnnestumist. Katsetulemused on kujutatud väsimuskõverana, mis on kantud koordinaatidesse: maksimaalne tsükli pinge σ max / või σ in ) on tsüklite arv. Väsimuskõverad võimaldavad teil määratleda järgmised vastupidavuse kriteeriumid:

- tsükliline tugevus, mis iseloomustab materjali kandevõimet, s.o. suurim pinge, mida ta suudab teatud tööaja jooksul taluda.- tsükliline vastupidavus– tsüklite (või töötundide) arv, mille materjal peab vastu enne teatud pikkusega väsimusprao tekkimist või enne väsimusmurdmist antud pinge juures.

Lisaks kõrge tsükli vastupidavuse kaalutletud kriteeriumide määramisele tuleb mõnel erijuhul testida madala tsükli väsimus. Neid teostatakse kõrgel pingel (üle σ 0,2 ) ja madal laadimissagedus (tavaliselt mitte üle 6 Hz). Need testid simuleerivad harvaesinevaid, kuid olulisi tsüklilisi koormusi tajuvate konstruktsioonide (näiteks õhusõidukite) töötingimusi.

Mehaanilised omadused avalduvad materjali võimena seista vastu igasugustele välistele mehaanilistele mõjudele.

Mehaanilised mõjud iseloomustavad suund, kestus Ja ulatus. Suuna osas võib mehaanilisi toiminguid pidada lineaarne(pinge ja kokkusurumine) ja nurk(painutamine ja keeramine). Kestuse järgi jagunevad need staatiline Ja dünaamiline, ulatuse järgi - sisse maht ja pind.

Mehaanilised omadused määravad ainete ja materjalide kuju, suuruse ja järjepidevuse muutumise mehaanilise mõju all ning sellest tulenevalt peaaegu igasuguse ainete ja materjalide mehaanilise mõju, mis ilmneb nende tootmisel ja töötamisel (kasutamisel).

Ainete ja materjalide peamised mehaanilised omadused on elastsus, jäikus, elastsus, plastilisus, tugevus, rabedus, sitkus ja kõvadus.

Elastsus- materjalide omadus taastada välismõjude lakkamisel spontaanselt oma kuju ja maht (tahked ained) või ainult maht (vedelikud ja gaasid). Elastsus on tingitud aine aatomite (molekulide) vastastikusest mõjust ja nende soojusliikumisest.

Materjalide või toodete võime mõõta teatud tüüpi koormuse korral suurust ja kuju muuta, mõisted "elastsus"Ja "jäikus".

elastsus - materjali või toote võime suhteliselt väikese mõjujõuga läbida olulisi muutusi suuruses ja kujus ilma hävimiseta.

jäikus - materjali või toote võime muuta suurust ja kuju antud koormuse korral vähem. Mida suurem jäikus, seda vähem muutusi.

Elastsus- tahkete materjalide võime säilitada muutunud kuju ja maht ilma mikroskoopiliste katkestusteta pärast neid muutusi põhjustanud mehaaniliste koormuste eemaldamist.

Plastiline deformatsioon on seotud mõnede aatomitevaheliste sidemete katkemisega ja uute tekkega. Plastilisuse arvestamine võimaldab määrata tugevuse, deformeeritavuse ja stabiilsuse piire ning laiendab minimaalse kaaluga konstruktsioonide loomise võimalusi.

Mehaaniline tugevus tahked ained - omadus seista vastu hävitamisele, osadeks eraldamisele), samuti pöördumatule kuju muutumisele mehaanilise pinge all. Tahkete ainete tugevuse määravad lõpuks nende struktuuriüksuste (aatomid, ioonid jne) vastasmõjujõud.

haprus- tahkete ainete omadus laguneda mehaanilise mõju all ilma oluliste esialgsete kuju ja mahu muutusteta.

Viskoossus (sisehõõrdumine)- materjalide võime seista vastu välisjõudude toimele, põhjustades:

Tahketes ainetes juba olemasoleva terava prao levimine (hävimine);

Vedelikes ja gaasides - vool.

kõvadus - materjalide omadus seista vastu pinnakihis kokkupuutele (sisenemine või kriimustus). Selle omaduse eripära on see, et see realiseerub ainult väikeses aine mahus. Kõvadus on materjali keeruline omadus, mis peegeldab nii selle tugevust kui ka elastsust.

Mehaaniliste mõjude puudumisel on aatomid kristallis tasakaaluasendis. Mehaanilise mõju all materiaalne objekt deformeerub.

Deformatsioon- aineosakeste hulga suhtelise asukoha muutumine, mis toob kaasa keha või selle osade kuju ja suuruse muutumise ning nendevahelise vastasmõju jõudude muutumise. Kõik ained on deformeeruvad.

Survekoormuse rakendamisel lähenevad aine struktuuri osakesed (näiteks aatomid) üksteisele sellise kauguseni, milleni sisemised tõukejõud tasakaalustavad väliseid survejõude. Pinge korral suureneb konstruktsiooniosakeste vaheline kaugus, kuni tõmbejõud tasakaalustavad välist koormust.

Tahketes ainetes eristatakse voolumehhanismi järgi elastseid ja plastilisi deformatsioone. elastne deformatsioon nimetatakse deformatsiooniks, mille mõju materjali kujule, struktuurile ja omadustele kaob pärast välisjõudude mõju lõppemist ja plastik - selline osa deformatsioonist, mis jääb alles pärast koormuse eemaldamist, muutes pöördumatult materjali struktuuri ja selle omadusi.

Kõik tõelised tahked ained, isegi väikeste deformatsioonide korral, omavad plastilisi omadusi, mis määrab deformatsiooni segamehhanismid - elasts-plastne deformatsioon. Jah, sisse erinevaid detaile ja konstruktsioonid, plastilised deformatsioonid katavad reeglina väikese koguse materjali, ülejäänu kogeb ainult elastseid deformatsioone. Kui deformatsiooni suurus sõltub otseselt ajast, näiteks suureneb konstantsel koormusel, kuid on pöörduv, nimetatakse seda nn. viskoelastne.

Tahketes ainetes saab plastilist deformatsiooni läbi viia näiteks libisemise teel, mis toimub aine kristallvõres piki kõige tihedama aatomipakendiga tasapindu ja suunda. Moodustuvad libisemistasandid ja nendes tasandites asuvad libisemissuunad libisemissüsteem. Näiteks metallides võib samaaegselt toimida üks või mitu libisemissüsteemi.

Libisemisprotsessi esitus kui kristalli ühe osa samaaegne liikumine teise suhtes on puhtalt skemaatiline (joonis 1).

Reaalsetes materjalides toimub libisemine nii nihestuste nihkumise tulemusena ühes libisemistasandis kui ka üleminekul teistele. Dislokatsioonid, mis liiguvad deformeerunud kristallilises aines, tekitavad suure hulga nihestunud aatomeid ja vabu kohti.

Suurem osa deformatsioonile kuluvast tööst (kuni 95%) muundatakse soojuseks (tekkib kuumenemine), ülejäänud energia akumuleerub võre defektide (vabu töökohtade ja peamiselt nihestuste) suurenenud tiheduse näol. Energia kuhjumisest annab tunnistust ka deformatsiooni tagajärjel tekkivate jääkpingete kasv. Sellega seoses on plastiliselt deformeerunud materjali olek ebastabiilne ja võib muutuda näiteks kuumtöötlemise käigus.

Deformatsiooni kõige lihtsamad elemendid on:

suhteline pikenemine δ - proovi pikkuse juurdekasvu (/, -/ 0) suhe koormuse mõjul selle algväärtusesse / 0:

δ = (/,-/ 0)/ / 0

suhteline kokkutõmbumine ψ - proovi ristlõikepinna vähenemise suhe koormuse mõjul (S 0 -S 1) algväärtusele S 0:

ψ \u003d (S 0 -S 1) / S 0

Deformatsioonikindluse määrab ühe aatomikihi nihkekindlus teise, külgneva aatomikihi suhtes. Selle takistuse väärtuse hindamiseks kasutatakse mõistet " Pinge".

Pinge - materjali deformeerumisel tekkivate sisejõudude mõõt, mis iseloomustab aine osakeste vastastikmõju jõudude muutumist selle deformatsiooni ajal. Pinge ei mõõdeta otseselt, vaid arvutatakse ainult kehale mõjuvate jõudude suuruse kaudu või määratakse kaudselt - selle toime mõjude, näiteks piesoelektrilise efekti abil.

Pinge on vektorsuurus; nimetatakse selle vektori projektsiooni väärtusi normaal- ja puutujatasandile normaalne Ja nihkepinge..

Libisemissüsteemi plastse deformatsiooni ajal konkreetses kristalses aines iseloomustab minimaalse nihkepinge väärtus, mis on vajalik libisemise alustamiseks. See kriitiline nihkepinge t 0 , mis ei sõltu libisemistasandi orientatsioonist rakendatava koormuse suhtes ja on üks kristalse materjali põhiomadusi.

Kui libisemine selles süsteemis algab siis, kui nihkepinge saavutab kriitilise väärtuse t 0, siis deformatsiooni jätkumine eeldab nihkepinge pidevat suurenemist, s.o. deformatsiooniga kaasneb pidev kõvenemine ( pinge kõvenemine, või kõvenemine).

kõvenemine- struktuuri ja omaduste muutumine koos kristallvõre defektide tiheduse suurenemisega ainetes plastilise deformatsiooni tagajärjel. Karastamine vähendab elastsust ja löögitugevust, kuid suurendab kõvadust ja tugevust. Töökarastamist kasutatakse toodete pinnakarastamiseks, kuid tuleb meeles pidada, et töökarastatud metallid on korrosioonile vastuvõtlikumad ja altid pingekorrosioonipragunemisele.

Iseloomustab stress päritolu järgi Ja kokkupuuteaja suhtes.

Pingeallika järgi jagunevad need mehaaniline - mehaaniliste mõjude all, soojus- temperatuurigradiendi tõttu, näiteks pinna ja sisemise kihi vahelise kiire kuumutamise või jahutamise käigus, ja struktuurne (faas) - aines toimuvate erinevate füüsikalis-keemiliste protsesside käigus, näiteks üksikute kristalliitide mahu muutumine faasimuutuste käigus.

Mehaaniliste pingete suurus materjaliproovis σ on otseselt võrdeline välisjõu F, Pa suurusega:

σ = F/S,

Kus S- prooviala, m 2 .

Materjali deformatsiooni- ja hävimiskindluse peamised mehaanilised omadused: Youngi moodul, Poissoni suhe, nihkemoodul, proportsionaalne piir, elastsuspiir, ja voolavuspiir Ja tugevus.

Mehaaniliste omaduste all mõista omadusi, mis määravad metalli (või muu materjali) käitumise väliste mehaaniliste jõudude mõjul. Mehaaniliste omaduste hulka kuuluvad tavaliselt metalli (sulami) vastupidavus deformatsioonile (tugevus) ja purunemiskindlus (plastilisus, sitkus ja metalli võime mitte kokku kukkuda pragude korral).

Mehaaniliste katsete tulemusena saadakse mehaaniliste omaduste arvväärtused, st pinge- või deformatsiooniväärtused, mille juures toimuvad muutused materjali füüsikalistes ja mehaanilistes olekutes.

Metallmaterjalide mehaaniliste omaduste hindamisel eristatakse mitut nende kriteeriumide rühma.

1. Sõltumatult määratud kriteeriumid disainifunktsioonid ja tooteteenuse olemus. Need kriteeriumid leitakse siledate katsekehade standardsete tõmbe-, surve-, painde-, kõvadustestide (staatilised katsed) või sälkudega löögikatsetega (dünaamilised katsed).

Siledate proovide staatiliste katsete käigus määratud tugevus- ja plastilised omadused, kuigi need on olulised (need sisalduvad arvutusvalemites), ei iseloomusta paljudel juhtudel nende materjalide tugevust. tegelikud tingimused masinate ja konstruktsioonide osade käitamine. Neid saab kasutada ainult piiratud arvu lihtsa kujuga toodete jaoks, mis töötavad staatilise koormuse tingimustes normaalsele lähedasel temperatuuril.

2. Materjali konstruktsioonitugevuse hindamise kriteeriumid, mis on kõige suuremas korrelatsioonis selle toote kasutusomadustega ja iseloomustavad materjali toimivust töötingimustes.

Metallmaterjalide konstruktsioonitugevuse kriteeriumid võib jagada kahte rühma:

a) kriteeriumid, mis määravad metallmaterjalide töökindluse äkkmurdude vastu (murdetugevus, pragude levimisel neeldunud töö, vastupidavus jne). Need purunemismehaanika põhiprintsiipe kasutavad tehnikad põhinevad proovide staatilisel või dünaamilisel testimisel teravate pragudega, mis tekivad masina tegelikes osades ja konstruktsioonides töötingimustes (lõiked, läbivad augud, mittemetallilised kandmised, mikrotühjad jne). ). Praod ja mikrokatkestused muudavad suuresti metalli käitumist koormuse all, kuna need on pinge koondajad;

b) kriteeriumid, mis määravad toodete vastupidavuse (väsimuskindlus, kulumiskindlus, korrosioonikindlus jne).

3. Konstruktsiooni kui terviku tugevuse (konstruktsiooni tugevuse) hindamise kriteeriumid, mis määratakse stendi-, täismahus- ja töökatsetuste käigus. Nende katsete käigus selgub selliste tegurite mõju konstruktsiooni tugevusele ja vastupidavusele nagu jääkpingete jaotus ja suurus, defektid metalltoodete tootmistehnoloogias ja disainis jne.

Lahenduste jaoks praktilisi ülesandeid metallurgia puhul on vaja määratleda nii standardsed mehaanilised omadused kui ka konstruktsioonitugevuse kriteeriumid.

Kõik inimesed sünnivad erinevalt. targad täiskasvanud sisse erinevad riigid, selliseid küsimusi on küsitud juba pikka aega. Nad on juba ammu aru saanud, et kõik lapsed erinevad üksteisest geneetiliselt, psühholoogiliselt, füüsiline areng. Ja ükski moraliseerimine, koolitus, erinevad teaduslikud kasvatusmeetodid ja isegi vöö ei muuda neid samaks. Erinevaid lapsi tuleb erinevalt kasvatada. Kui lapsed suureks kasvavad, valivad nad elukutsed. Kuid varasest lapsepõlvest saadik avalduvate võimetega ei kao me kuhugi. Võimed on tehnilised, organisatsioonilised, kunstilised ja esteetilised. Peaaegu kõik need mõjutavad mingil moel meie elukutsete valikut. Tihti juhtub, et elukutsete valikul juhivad meid võimed. Vaatame tehnilisi võimeid ja nende mõju meie elule lähemalt.

Kujutage ette, et läksite kursustele tollivormistus, liigub hiljem suur kogus teie kätest läbi Sõiduk. Mis juhtub, kui te ei õpi kõike mõistma. Sa lihtsalt ei suuda valitud erialale sobida. Mida tähendab tehniline võimekus?

Tehniliste võimete asendamatu atribuut on huvi tehnika vastu, soov töötada masinate kallal, tööriistade ja seadmetega.

Tehniliste võimete komponendid:
a) oskus mõista jooniseid, diagramme, graafikuid; b) oskus lugeda jooniseid, graafikuid, kujutada elavalt ette nende taga olevaid reaalseid objekte, on tehniliste elukutsete jaoks väga oluline;
c) füüsika, matemaatika, keemia oskus. Tehnoloogia on nende teadustega tihedalt seotud. Teil on vaja mitte ainult head matemaatilise materjali valdamist ja mälu, vaid ka oskust töötada arvude ja valemitega;
d) võime mõista ja arutleda, analüüsida ja üldistada – loogiline mõtlemine;
e) arenenud ruumiline kujutlusvõime on tehniliste võimete väga oluline komponent.

Sellised võimed sobivad ideaalselt matemaatilise mõtteviisiga inimesele, kes oskab mõelda. See tähendab, et kui valite kursused tollideklaratsioon , ja loete end tehniliste iseloomuomadustega inimeste hulka, siis olete elukutse õigesti valinud.

Enda võimete diagnoosimine on väga delikaatne asi. Tõenäoliselt pole te ülaltoodud tehnilisi võimeid leidnud. Ära karda. See sobib. Esiteks on terve komplekti omadusi omavad inimesed haruldased vaid ühe elukutse puhul – üks kolmekümnest. Seda nimetatakse kutsumiseks. Ülejäänutel on reeglina mitmele ametile võrdselt sobivate omaduste kogum ja nad peavad kas pideva treeninguga puuduolevad võimed endas tootma või millegi muuga kompenseerima. Peate olema ettevaatlik, kui teie võimed ei sobi liiga selgelt valitud eriala nõuetega. Kuulake ennast ja kõik saab kindlasti korda ja teist saab oma käsitöö meister.

MEHAANILISED OMADUSED

MEHAANILISED OMADUSED

Materjalid - materjali reaktsioon rakendatud mehaanilisele. koormused. Peamine mehaanilised omadused. omadused on stress ja pinge. Pinged on jõudude omadused, mis omistatakse materjali või toote näidise, sellest valmistatud konstruktsiooni ühikulisele lõigule. Deformatsiooni hinnatakse kõige sagedamini mõõtmeteta suurusena, näiteks pikkuse, läbipainde või pöördenurga muutusena.

Prl. konstrueerida. materjalid (metallid ja sulamid, polümeerid, klaas, keraamika, tekstiilniidid ja -riie, puit jne) loovad mehaanilise. katsed, mille eesmärgiks on kõige sagedamini leida seos rakendatava mehaanilise vahel. materjalile avalduvad pinged ja selle deformatsioon. Prl. oleneb sisuliselt testitava materjali struktuurist ja rakendatavate jõudude skeemist. Seetõttu pole need füüsilised. konstandid ja ei iseloomusta materjali aatomitevahelise interaktsiooni jõude. Võrdluse hõlbustamiseks M. koos. erinevad materjalid katsed viiakse läbi lihtsate, kergesti reprodutseeritavate koormusskeemide järgi (välisjõudude rakendamine) - üheteljeline pinge (või kokkusurumine), painutamine, vääne. Kui võrrelda M.-ga. erinevad materjalid või sama materjal erineva struktuuriga, tuleb silmas pidada, et järgitakse katsetingimusi (sama pingemuster, koormuse rakendusmäär ja katsekeskkonna füüsikalised ja mehaanilised tingimused, samuti geom. sarnasus – proovi kuju ja mõõtmed). Prl. oleneb põhiliselt temperatuurist ja rõhust.

Mehaaniline katseid saab klassifitseerida pingeseisundi (rakendatavate jõudude skeem), katsetamise ajal rakendatava koormuse meetodi (deformatsioon etteantud kiirusel ja deformatsioonitakistusjõud), posti, koormuse (või pingete) rakendamise ja deformatsioonikindluse mõõtmise järgi. jõud, vastavalt staatilise, dünaamilise muutuse olemusele.

Prl. klassifitseeritakse füüsikaliste omaduste järgi saadud tunnuste olemus.

Elastsus - tahkete ainete omadus seista vastu oma mahu või kuju muutumisele mehaaniliste mõjude mõjul. pinged taastavad spontaanselt algse oleku välise lõpetamisel. mõjusid. Seda iseloomustab elastsuse piir - max, pinge, pärast eemaldamist to-rogo proovi vorm ja suurused taastatakse täielikult; elastsusmoodul- koefitsient proportsionaalsus, sidumine ja elastne deformatsioon. M. s.-le iseloomulik ühtsus, mis annab teavet aatomitevahelise interaktsiooni kohta kristallis. materjali võre on aatomite (ioonide) vastasmõju energia teine ​​tuletis, kuid nendevaheline kaugus.

Elastsuse piirkonnas esinevad sageli kõrvalekalded elastsusomadustest, mida iseloomustab pinge lõdvestumine, järelmõju elastne, sisehõõrdumine, elastsusmooduli defekt.

Tugevus - vastupidavus hävitamisele (rebenemine); mida iseloomustavad pinged, mis vastavad maksimaalsetele (enne proovi purunemist) koormusväärtustele (nn tõmbetugevus või ).

Igat tüüpi katsetes (tõmbe-, surve-, painutamine, väänemine) normaalsete (eraldus) ja nihkepingete (nihkepingete) mõjul võib lagunemine olla plastiline või rabe. Plastilise ja rabeda purunemise erinevus seisneb plasti koguses. enne ebaõnnestumist kogunenud pinge. Mõlemat tüüpi rikkeid seostatakse pragude tekke ja arenguga. Hävituskindluse hindamine tavapärasel staatilisel elektril. katsed (lõplik tugevus, tõmbetugevus) on sageli ebapiisavad, et teha kindlaks materjali sobivus konstruktsioonimaterjaliks, eriti sälkude, pragude ja muude pingekontsentraatorite olemasolul. Sel juhul kasutatakse murdumise teste, milles kasutatakse eelnevalt loodud pragudega proove ja parameetrit ( TO), to-ry naz. koefitsient stressi intensiivsus. Määrake see koefitsient. korteri jaoks ( K koos) või hulgi (A - Ci) pingeseisundid.

Tugevusomaduste hulka kuulub ka plastiline vastupidavus. deformatsioonid. Tavaliselt plastikust. deformatsiooni iseloomustavad pinged, mis on vajalikud jääkdeformatsioonide teatud etteantud väärtuse saavutamiseks. Seega määrab see pinged, mis venitamisel plastilisust põhjustavad. deformatsioon 0,2% (tähistatud ).

Plastsus - tahkete ainete omadus välise mõjul pöördumatult deformeeruda. jõud või sisemised rõhutab. Plastilisuse tunnustena on laialt levinud venivus (omadused, pikkuse muutumine pinge ajal) ja atribuudid, kaela ahenemine - proovi ristlõike muutus pärast ühtlase pikenemise lõppemist (murdmine) ja kaela moodustumist.

Dünaamiline takistus koormusi hinnatakse löögitugevuse väärtusega - konkreetne purunemine katsekehade löögipainutamisel sälguga (suhteliselt plastiliste materjalide puhul) või ilma sälguta (vähem plastiliste materjalide puhul).

Kuumakindlus - materjalide võime töötada pikka aega ilma deformeerumiseta ja kuid lagunemata rakendatud koormuste ja kõrge temp-pax. Peamine kuumakindluse tunnusteks on roomepiir ja kestus, . Roomamispiir, st pingete suurus, mille juures roome ei ületa etteantud väärtust, määratakse igale temperatuurile püsiseisundi roomekiiruse sõltuvusest pingetest. Samamoodi määratakse materjali kestuse väärtus, tugevus antud temperatuuril, lähtudes purunemiseni kuluva aja sõltuvusest pingetest. Näiteks määravad nad pinge (või koormuse), mille korral hävitamine antud postitusel, temperatuur T toimub 100 tunni jooksul

Kuumakindluse oluliseks tunnuseks on ka kestus, st roomamisel kuni rikke hetkeni kogunenud deformatsiooni hulk. Sageli iseloomustatakse kuumakindlust lihtsalt rikkeni kuluva aja ja püsiva pinge ja temperatuuri juures. Paljudes juhtudel hinnatakse kuumakindlust tõmbetugevuse või muude sarnaste omaduste järgi kõrgendatud temperatuuridel. Sel juhul räägitakse lühikesest ajast. kuumakindlus.

Väsimus on kahjustuste kuhjumine materjalides tsükliliselt muutuvate pingete mõjul, mis oma suuruselt ei ületa elastsuse piiri. Rakendatavate pingete skeem ja nende ajas muutumise iseloom võivad olla erinevad. Väsimuskindlus nav. s-vastupidavuses. Materjali väsimise uurimiseks koostatakse diagrammid sõltuvalt pingemuutuste tsüklite arvust max väärtusele, tsüklipinged. See sõltuvus kas hakkab ebaoluliselt muutuma või jääb konstantseks. Selliste pingete taset nimetatakse. väsimuse piir. Samuti uuritakse tsüklite arvu sõltuvust deformatsiooni amplituudist.

Väga levinud tunnus M. s. on , mis on materjali vastupidavus taandumisele. Vaatamata teatud ebakindlusele füüsilises osas selle omaduse olemus, tänu selle mõõtmise lihtsusele, reprodutseerimise lihtsusele ja kõrgele korrelatsioonile tugevusega, on kõvadus muutunud M. s.-i laialt levinud tunnuseks.

Tehnikas on nn. tehn. näidised, mis näitavad konstrueerimisvõimet. materjalid teatud deformatsioonidele: Erikseni test, mis näitab materjali võimet sügavtõmbuda; plastilisus väändel, paindumine käändega - materjali plastilisuse ja selle tundlikkuse näitajad. survetöötluse tüübid.

Lit.: Bernstein M. L., Zaimovsky V. A., Metallide mehaanilised omadused, 2. väljaanne, M., 1979; Zolotorevsky V. G., Metallide mehaanilised omadused, 2. väljaanne, M., 1983. IN. M. Rosenberg.

Füüsiline entsüklopeedia. 5 köites. - M.: Nõukogude entsüklopeedia. Peatoimetaja A. M. Prohhorov. 1988 .

Vaadake, mis on "MEHHAANILISED OMADUSED" teistes sõnaraamatutes:

Mehaanilised omadused- - peegeldab materjali võimet taluda võimsust, termilist, kokkutõmbumist või muid sisepingeid, ilma et see häiriks väljakujunenud struktuuri. Mehaaniliste omaduste hulka kuuluvad deformatsiooniomadused: tugevus, kõvadus, hõõrdumine, ... ... Ehitusmaterjalide terminite, definitsioonide ja selgituste entsüklopeedia

Materjalid, nagu tugevus, purunemiskindlus, kõvadus jne, on paljudel juhtudel määravad materjali kasutusotsuse tegemisel. Mehaaniliste omaduste testimise meetodid Märkida tuleks järgmisi põhimeetodeid ... ... Wikipedia

Kivimid (a. kivimite mehaanilised omadused; n. mechanische Eigenschaften der Gesteine; f. proprietes mecaniques des roches; ja. caracteristicas mecanicas de rocas, propiedades mecanicas de rocas) iseloomustavad kujumuutusi, ... ... Geoloogiline entsüklopeedia

mehaanilised omadused- materjali omadused, mis näitavad elastsust ja mitteelastset käitumist jõu mõjul, näidates seeläbi materjali sobivust edasisteks rakendusteks; nt elastsusmoodul, tõmbetugevus, pikenemine… Tehnilise tõlkija käsiraamat

MEHAANILISED OMADUSED- kehade (enamasti tahkete) käitumise omadused mehaaniliste pingete mõjul. Iseloomustatakse mehaanilisi omadusi mehaanilised pinged(vt Tugevus), deformatsioonid (vt Plastilisus), töö (vt Mõju ... ... Metallurgia sõnaraamat

Mehaanilised omadused Mehaanilised omadused. Materjali omadused, mis näitavad elastsust ja mitteelastset käitumist jõu mõjul, näidates seeläbi materjali sobivust edasisteks rakendusteks; nt elastsusmoodul, piir... Metallurgiaterminite sõnastik

mehaanilised omadused- mechaninės savybės statusas T sritis automatika atitikmenys: engl. mehaanilised omadused vok. mechanische Eigenschaften, f rus. mehaanilised omadused, n pranc. propriétés mécaniques, f … Automatikos terminų žodynas

mehaanilised omadused- mechaninės savybės statusas T valdkond Standartiseerimine ja metroloogia definitsioonid Kūnų ir ainete reagavimo į mechaninių problemų charakteristikos. vastavusmenys: engl. mehaanilised omadused vok. mechanische Eigenschaften, f rus. mehaaniline ...... Penkiakalbis aiskinamasis metrologijos terminų žodynas

mehaanilised omadused- mechaninės savybės statusas T ala keemia definis Kūno reagavimo į mechaninių savybių charakteristika. vastavusmenys: engl. mehaanilised omadused mehaanilised omadused… Chemijos terminų aiskinamasis žodynas

mehaanilised omadused- mechaninės savybės statusas T sritis fizika atitikmenys: engl. mehaanilised omadused vok. mechanische Eigenschaften, f rus. mehaanilised omadused, n pranc. propriétés mécaniques, f … Fizikos terminų žodynas