Тестът на опън на здравината се използва главно за определяне на способността на металните материали да се противопоставят на увреждането по време на процеса на разтягане и е един от важните показатели за оценка на механичните свойства на материалите.
1. Тест за опън
Тестът на опън се основава на основните принципи на материалната механика. Чрез прилагане на натоварване на опън върху материалната проба при определени условия, това причинява деформация на опън, докато пробата се счупи. По време на теста, деформацията на експерименталната проба при различни натоварвания и максималното натоварване, когато се записват пробата, така че да се изчисли якостта на добив, якостта на опън и други показатели за производителност на материала.
Стрес σ = f/a
σ е якостта на опън (MPA)
F е натоварването на опън (n)
A е площта на напречното сечение на образеца
2. Крива на опън
Анализ на няколко етапа от процеса на разтягане:
a. В етапа на ОП с малко натоварване удължението е в линейна връзка с натоварването, а FP е максималният натоварване за поддържане на права линия.
б. След като натоварването надвишава FP, кривата на опън започва да приема нелинейна връзка. Пробата влиза в началния етап на деформация и натоварването се отстранява и пробата може да се върне в първоначалното си състояние и еластично да се деформира.
c. След като натоварването надвишава Fe, натоварването се отстранява, част от деформацията се възстановява и се запазва част от остатъчната деформация, която се нарича пластмасова деформация. Fe се нарича еластична граница.
г. Когато натоварването се увеличи допълнително, кривата на опън показва трион. Когато натоварването не се увеличава или намалява, явлението на непрекъснато удължаване на експерименталната проба се нарича добив. След добив пробата започва да претърпява очевидна пластмасова деформация.
E. След добив пробата показва увеличаване на устойчивостта на деформация, втвърдяване на работата и укрепване на деформацията. Когато натоварването достигне FB, същата част от пробата рязко се свива. FB е границата на силата.
е. Феноменът на свиване води до намаляване на капацитета на лагера на пробата. Когато натоварването достигне FK, пробата се разпада. Това се нарича натоварване на счупване.
Якост на добив
Якостта на добив е максималната стойност на напрежението, която метален материал може да издържи от началото на пластмасовата деформация, за да завърши счупване, когато е подложен на външна сила. Тази стойност бележи критичната точка, при която материалът преминава от етапа на еластична деформация към етапа на пластмасова деформация.
Класификация
Силата на горния добив: се отнася до максималното напрежение на пробата, преди силата да спадне за първи път, когато се появи добив.
По -ниска якост на добив: се отнася до минималното напрежение в етапа на добив, когато първоначалният преходен ефект се игнорира. Тъй като стойността на точката на по -ниска добив е сравнително стабилна, тя обикновено се използва като индикатор за съпротивление на материала, наречен точка на добив или якост на добив.
Формула за изчисление
За якостта на горния добив: r = f / sₒ, където f е максималната сила, преди силата да спадне за първи път в етапа на добив, а Sₒ е оригиналната област на напречното сечение на пробата.
За по-ниска якост на добив: r = f / sₒ, където f е минималната сила f, игнорирайки първоначалния преходен ефект, а Sₒ е оригиналната площ на напречното сечение на пробата.
Единица
Единицата на якостта на добив обикновено е MPA (мегапаскал) или N/mm² (Нютон на квадратен милиметър).
Пример
Вземете за пример нисковъглеродна стомана, ограничението му за добив обикновено е 207MPa. Когато се подлага на външна сила, по -голяма от тази граница, ниската въглеродна стомана ще доведе до постоянна деформация и не може да бъде възстановена; Когато се подлага на външна сила, по -малка от тази граница, ниската въглеродна стомана може да се върне в първоначалното си състояние.
Якостта на добив е един от важните показатели за оценка на механичните свойства на металните материали. Той отразява способността на материалите да се противопоставят на пластмасовата деформация, когато са подложени на външни сили.
Якост на опън
Якостта на опън е способността на материал да се противопоставя на увреждане при натоварване на опън, което се изразява специално като максимална стойност на напрежението, която материалът може да издържи по време на процеса на опън. Когато напрежението на опън върху материала надвишава якостта на опън, материалът ще претърпи пластмасова деформация или фрактура.
Формула за изчисление
Формулата за изчисление за якост на опън (σt) е:
σt = f / a
Където F е максималната сила на опън (Нютон, N), която образецът може да издържи преди да се счупи, а A е оригиналната площ на напречното сечение на образеца (квадратен милиметър, mm²).
Единица
Единицата на якостта на опън обикновено е MPA (мегапаскал) или N/mm² (Нютон на квадратен милиметър). 1 MPa е равен на 1 000 000 нютона на квадратен метър, което също е равно на 1 n/mm².
Влияещи на фактори
Якостта на опън се влияе от много фактори, включително химичния състав, микроструктурата, процеса на обработка на топлината, метод на обработка и др. Различните материали имат различни якости на опън, така че при практически приложения е необходимо да се изберат подходящи материали въз основа на механичните свойства на The материали.
Практическо приложение
Якостта на опън е много важен параметър в областта на науката за материалите и инженерството и често се използва за оценка на механичните свойства на материалите. По отношение на структурния дизайн, подбор на материали, оценка на безопасността и др., Силата на опън е фактор, който трябва да се вземе предвид. Например, в строителната техника, якостта на опън на стоманата е важен фактор за определяне дали може да издържи натоварванията; В полето на аерокосмическото пространство якостта на опън на леки и високоякостни материали е ключът за осигуряване на безопасността на самолетите.
Сила на умора:
Металната умора се отнася до процеса, при който материалите и компонентите постепенно произвеждат локални постоянни кумулативни увреждания на едно или няколко места при цикличен стрес или цикличен щам, а пукнатини или внезапни пълни фрактури се появяват след определен брой цикли.
Характеристики
Внезапност във времето: Неуспехът на умората на металите често се появява внезапно за кратък период от време без очевидни признаци.
Местност в позиция: Неуспехът на умората обикновено се случва в местните райони, където се концентрира стресът.
Чувствителност към околната среда и дефекти: Умората на металите е много чувствителна към околната среда и малки дефекти вътре в материала, което може да ускори процеса на умора.
Влияещи на фактори
Амплитуда на напрежението: Големината на напрежението влияе пряко върху живота на умората на метала.
Средна величина на напрежението: Колкото по -голям е средният стрес, толкова по -кратък е животът на умората на метала.
Брой цикли: Колкото повече пъти металът е под цикличен стрес или напрежение, толкова по -сериозно е натрупването на увреждане на умората.
Превантивни мерки
Оптимизиране на избора на материал: Изберете материали с по -големи граници на умора.
Намаляване на концентрацията на напрежението: Намаляване на концентрацията на напрежение чрез методи на структурен дизайн или обработка, като използване на заоблени ъглови преходи, увеличаване на размерите на напречното сечение и т.н.
Повърхностна обработка: Поливане, пръскане и др. На металната повърхност за намаляване на повърхностните дефекти и подобряване на силата на умората.
Проверка и поддръжка: Редовно проверявайте металните компоненти, за да откриете незабавно дефекти и поправяне на дефекти като пукнатини; Поддържайте части, предразположени към умора, като подмяна на износени части и подсилване на слабите връзки.
Металната умора е често срещан режим на повреда на метал, който се характеризира с внезапност, местност и чувствителност към околната среда. Амплитудата на напрежението, средната величина на напрежението и броят на циклите са основните фактори, влияещи върху металната умора.
SN CURVE: Описва живота на умората на материалите при различни нива на напрежение, където S представлява стрес, а n представлява броя на стресните цикли.
Формула за коефициент на сила на умората:
(Kf = ka \ cdot kb \ cdot kc \ cdot kd \ cdot ke)
Където (ka) е коефициентът на натоварване, (KB) е коефициентът на размера, (KC) е температурният фактор, (KD) е коефициентът на качество на повърхността и (KE) е фактор на надеждност.
SN Curve Математически израз:
(\ sigma^m n = c)
Където (\ Sigma) е стрес, N е броят на стрес циклите, а M и C са материални константи.
Стъпки за изчисление
Определете материалните константи:
Определете стойностите на M и C чрез експерименти или чрез позоваване на съответната литература.
Определете коефициента на концентрация на напрежение: Помислете за действителната форма и размер на частта, както и концентрацията на напрежение, причинена от филета, ключове и т.н., за да определите фактора на концентрация на напрежение К. Изчислете силата на умората: Според SN Curve и напрежение Коефициентът на концентрация, комбиниран с живота на дизайна и нивото на работното напрежение на частта, изчислява силата на умората.
2. Пластичност:
Пластичността се отнася до свойството на материал, който, когато е подложен на външна сила, произвежда постоянна деформация, без да се счупи, когато външната сила надвишава еластичната си граница. Тази деформация е необратима и материалът няма да се върне към първоначалната си форма, дори ако външната сила е отстранена.
Индекс на пластичността и неговата формула за изчисление
Удължение (δ)
Определение: Удължаването е процентът на общата деформация на секцията с габарит, след като образецът е опънат на опън до оригиналната дължина на габаритите.
Формула: Δ = (L1 - L0) / L0 × 100%
Където L0 е оригиналната дължина на габарит на образеца;
L1 е дължината на габаритите след счупване на образеца.
Сегментално намаляване (ψ)
Определение: Намаляването на сегмента е процентът на максималното намаляване на площта на напречното сечение в точката на вътрешности, след като образецът е прекъснат до оригиналната зона на напречното сечение.
Формула: ψ = (F0 - F1) / F0 × 100%
Където F0 е оригиналната зона на напречното сечение на образеца;
F1 е площта на напречното сечение в точката на вътрешности след счупване на образеца.
3. Твърда
Металната твърдост е индекс на механично свойство за измерване на твърдостта на металните материали. Той показва способността да се противопоставя на деформацията в локалния обем на металната повърхност.
Класификация и представяне на металната твърдост
Металната твърдост има различни методи за класификация и представяне според различни методи на изпитване. Включете главно следното:
Бринел твърдост (HB):
Обхват на приложение: Обикновено се използва, когато материалът е по-мек, като безцветен метали, стомана преди обработка на топлината или след отгряване.
Принцип на изпитване: С определен размер на тестовия натоварване втвърдена стоманена топка или карбидна топка с определен диаметър се притиска в повърхността на метала, който ще бъде тестван, и натоварването се разтоварва след определено време, а диаметърът на вдлъбнатината на повърхността, която трябва да бъде тествана, се измерва.
Формула за изчисление: Стойността на твърдостта на Бринел е коефициентът, получен чрез разделяне на натоварването чрез сферичната повърхност на вдлъбнатината.
Твърдост на Рокуел (HR):
Обхват на приложение: Обикновено се използва за материали с по -висока твърдост, като твърдост след обработка на топлината.
Принцип на тест: Подобно на твърдостта на Бринел, но с помощта на различни сонди (диамант) и различни методи за изчисляване.
Видове: В зависимост от приложението има HRC (за материали с висока твърдост), HRA, HRB и други видове.
Твърдост на Vickers (HV):
Обхват на приложение: Подходящ за анализ на микроскоп.
Принцип на изпитване: Натиснете повърхността на материала с натоварване под 120 кг и диамантен квадратен конусен индентор с върхов ъгъл от 136 ° и разделете повърхността на ямата за вдлъбнатина на материала по стойността на натоварването, за да получите стойността на твърдостта на Vickers.
Лигава твърдост (HL):
Характеристики: Преносим тестер за твърдост, лесен за измерване.
Принцип на изпитване: Използвайте отскока, генериран от удара на главата на топката след повлияване на повърхността на твърдостта, и изчислете твърдостта чрез съотношението на скоростта на отскок на удара при 1 мм от повърхността на пробата към скоростта на удара.
Време за публикация: септември 25-2024
