Odkształcenie materiału
Materiał deformacji jest nauką, która charakteryzuje się, w jaki sposób dany materiał reaguje poddawane obciążeniom mechanicznym. Pojęcie to jest istotne w projektowaniu (zdolność części do pełnienia swojej funkcji), wytwarzaniu (kształtowaniu części) i wymiarowaniu mechanicznym (obliczanie marginesu bezpieczeństwa urządzenia w celu uniknięcia pęknięcia).
Zdolność części do odkształcania się i wytrzymywania sił zależy od trzech parametrów:
- kształt pomieszczenia;
- rodzaj materiału;
- procesy produkcyjne: obróbka cieplna, obróbka powierzchni itp.
Wpływ kształtu części jest badany w mechanice mediów ciągłych (CMM). Wpływ materiału opisano tutaj bardzo krótko.
Charakteryzacja
Materiał charakteryzuje się mechanicznie siedmioma możliwymi do zidentyfikowania i wymiernymi właściwościami. Każda z tych cech podlega znormalizowanym i dobrze zdefiniowanym testom lub pomiarom.
Strzelamy na
probówce ; i mierzy się współczynnik naprężenia / odkształcenia:
młody moduł E wyrażony w gigapaskalach (GPa).
Ciągniemy probówkę, aż pęknie. Charakterystyka: Odporność mechaniczna odnotowana
R m , Odporność na sprężystość zanotowana
R e wyrażona w megapaskalach (MPa).
Wyciąga się probówkę w granicach plastyczności i mierzy wydłużenie - charakterystyka: Wydłużenie lub zwężenie w procentach.
-
Twardość : odporność na propagację pęknięć.
-
Twardość : zdolność materiału do przeciwdziałania penetracji.
Penetrację penetratora (kulka, diament, grot itp.) Mierzy się dla zadanej siły - Charakterystyka: Pomiar w określonych jednostkach:
twardość Vickersa ,
Brinella ,
Rockwella w zależności od rodzaju przeprowadzonego testu.
Mierzymy energię kinetyczną potrzebną do rozbicia probówki z
owcą Charpy -. Charakterystyka: zanotowany
KV Wyrażony w J cm 2 .
-
Zdolność materiału do wytrzymywania wielu naprężeń w zakresie wytrzymałości na zmęczenie .
Próbkę poddaje się naprzemiennemu cyklowi rozciągania / ściskania aż do zerwania - charakterystyka: stosunek cyklu do jednostkowej wytrzymałości mechanicznej wyrażony w procentach.
Anizotropia
W przypadku materiałów anizotropowych, takich jak drewno, beton, kryształy, a nawet metale (granica sprężystości), należy również określić kierunek materiału w odniesieniu do naprężeń w badaniu: kierunek włókien, żelazek, laminowanie ...
Związek między właściwościami mechanicznymi
Niekoniecznie istnieje korelacja między tymi różnymi właściwościami, na przykład:
- aluminium posiada niższy moduł Younga niż obsady (nie odkształca się dalej, w tym samym nacisku), ale większą odporność (bardziej odporne na wstrząsy);
- sprężyna stalowa ma moduł niskim Younga (to deformuje dużo za małe siły), ale ma odpowiednika oporność na stali stopowej;
- szkło ma wielką twardość, ale bardzo niska odporność (trudno zarysować szkło ale łamie łatwo). Drewno ma niską twardość, ale o najwyższej odporności (to jest odporna na zarysowanie, ale jest to trudne do zerwania).
Niektóre materiały są „dobre” prawie wszędzie, na przykład stal stopowa o wysokiej wytrzymałości. Jedyną wadą jest to, że nie jest bardzo plastyczny (nie odkształca się na zimno); jego ukształtowanie wymaga skomplikowanych operacji kucia na gorąco. Niektóre materiały są „złe” prawie wszędzie, na przykład plastelina. Jedyna cecha jest plastyczna: można ją łatwo rozciągnąć i nadać jej pożądany kształt.
Inne materiały mają wyraźną anizotropię, więc drewno jest bardziej odporne na rozciąganie niż na ściskanie; i odwrotnie, beton działa dobrze przy ściskaniu, ale bardzo słabo trakcyjny, gdy nie jest wzmocniony. Metale są generalnie izotropowe: reagują w ten sam sposób we wszystkich trzech kierunkach przestrzeni.
Zobacz też
Powiązane artykuły
Linki zewnętrzne