Test napięcia, jak to się robi, właściwości, przykłady

A Test napięcia Jest to test eksperymentalny przeprowadzany na próbce materiału w celu ustalenia, ile opiera się wysiłkom napięcia. Dzięki temu możesz znać wiele właściwości mechanicznych materiału i ustalić, czy jest on odpowiedni do konkretnego projektu.

Próbka jest zwykle cylindrem o nazwie Rurka testowa. Podlega to napięciu, polegającym na zastosowaniu dwóch przeciwnych sił na końcach, które rozciągają pręt i odkształca. Esej nadal podejmuje rosnące wysiłki, dopóki okaz w końcu się nie rozbije.

Rysunek 1. Maszyna testowa napięcia. Źródło: Wikimedia Commons.

Zwróć uwagę na wielkość sił i deformacji, które wytwarzają w próbce, od małych sił, które nie powodują trwałego odkształcenia, po napięcie spowodowane pęknięciem kawałka.

Kończy się gromadzenie danych i wykres wysiłku jest opracowany, który będzie służył do analizy zachowania materiałów takich jak metale, ceramika, cement, drewno i polimery.

[TOC]

Co jest używane do eksperymentu testowego napięcia?

Eksperyment odbywa się przez specjalne maszyny, takie jak pokazane na rycinie 1, które zapewniają niezbędny wysiłek do załadowania, a następnie pobrania materiału w celu oceny deformacji.

Jeśli chodzi o próbkę, jest to rurka o stałym przekroju w cylindrycznym, prostokątnym lub kwadratowym sposób, którego wymiary są znormalizowane. Skrajności są szersze, aby ułatwić podporządkowanie próbki, jak pokazano na rycinie 2 po lewej stronie.

Początkowa długość l_albo Skalibrowany obszar na rurce próbki jest mierzony i oznaczony. Następnie jest trzymany przez szczęki do maszyny testowej i to się zaczyna.

Rysunek 2. Po lewej rurce stalowej i w prawo ta sama próbka, która jest już złamana. Test napięcia jest testem destrukcyjnym. Źródło: Wikimedia Commons.

Uzyskane właściwości i dane

Materiały mają różne zachowania w obliczu napięcia, pokazane na poniższym wykresie, dla którego zastosowano stal. Wysiłki stosowane w osi pionowej są oznaczone grecką literą σ i jednolite odkształcenie w osi poziomej, zwanej ε.

Może ci służyć: Rutherford Atomic Model: History, Experiments, Postulates

Jednoliteczne odkształcenie nie ma wymiarów, ponieważ jest to iloraz między zmianą długości testu ΔL = L_F - L_albo i początkowa długość. Więc:

ε = δL / L_albo

Ze swojej strony wielkość wysiłku σ jest rozumem siły/krzyżowym.

Na wykresie wyróżniają się dwa ważne regiony: strefa elastyczna i strefa plastikowa.

Rysunek 3. Krzywa deformacji wysiłku dla stali. Źródło: Mechanika materiałów. Hibbeler, R.

Obszar elastyczny

Kiedy wysiłek napięcia σ jest niewielki, deformacja jest proporcjonalna, tak zwana prawo Hooke'a:

σ = y ε

Gdy wysiłek ustanie, ciało wraca do swoich pierwotnych wymiarów. Jest to kolorowy elastyczny obszar na rycinie 3, który rozciąga się do nazywanego punktu Limit proporcjonalności. Jak dotąd materialne prawo Hooke'a.

Proporcjonalność stała i jest Młody moduł, charakterystyczne dla materiału i można to określić na podstawie testów napięcia i kompresji.

Moduł Younga ma jednostki ciśnieniowe, w systemie międzynarodowym [y] = n / m^2 = pa. Jednolite odkształcenie, jak już powiedziano, bezwymiarowy, dlatego wysiłek σ ma również wymiary siły na krzyżową jednostkę sekcji, a w Si jej jednostka będzie Pascaal: [σ] = n/ m^2 = pa.

Z ograniczenia proporcjonalności i zwiększenia postępów wysiłków w regionie, w którym deformacja jest odwracalna, ale nie posłusza prawa Hooke. Kończy się w punkcie, z którego ciało jest trwale zdeformowane, nazywane elastyczny limit.

Strefa plastikowa   

Następnie materiał wchodzi do regionu zachowania plastikowego. Po przekroczeniu obszaru zachowania sprężystego stal wchodzi w region Daje wysiłek lub pełzanie, w którym próba jest deforma, ale nie pęka, chociaż wysiłek pozostaje stały w σ_I.

Może ci służyć: rozszerzenie termiczne

Przezwyciężenie strefy transferu deformacja wzrasta wraz z zastosowanym wysiłkiem, ale nie w sposób liniowy.

Materiał doświadcza zmian na poziomie molekularnym i występuje hartowanie przez deformację. Dlatego widzimy, że potrzebne są rosnące wysiłki, aby osiągnąć deformację.

Limit tego obszaru jest w Ostatni wysiłek. Materiał jest uważany za zepsuty w tym momencie, chociaż okaz jest nadal w kawałku. Stamtąd niezbędne obciążenie do wytworzenia deformacji jest zmniejszone, a próbka jest stopniowo przerzedzona (ścisły) aż w końcu złamania (ryc. 2, po prawej).

Ta krzywa i jej regiony nazywane są konwencjonalnymi wysiłkami złamania. Ale na niej jest nieciągła krzywa, zwana Prawdziwy wysiłek złamania, który jest uzyskiwany przez rejestrację natychmiastowej lub prawdziwej długości próbki, zamiast pracować z pierwotną długością w celu znalezienia jednolitego deformacji, jak wyjaśniono na początku.

Obie krzywe, prawdziwe i konwencjonalne, pokrywają. W każdym razie oczekuje się, że materiał będzie działał w zakresie sprężysty.

Tak więc do najważniejszych danych uzyskanych z próby są wysiłek σ_I który określa limit sprężysty.

Przykłady testów napięcia

Materiał, który został użyty jako model w poprzednim opisie, to stal, którego użycie jest szeroko rozszerzone w budownictwie i branży. Ale istnieje wiele materiałów, takich jak beton, beton, różne metale, stopy i drewno, które są również szeroko stosowane.

Może ci służyć: System termodynamiczny: właściwości, typy, przykłady

Każda z nich ma charakterystyczną krzywą wysiłku, i zgodnie z ich odpowiedzią na napięcie lub przyczepność są one podzielone na dwie kategorie: kruche lub plastyczne.

Kruche i plastyczne materiały

Na poniższym wykresie σ kontra ε (Stres-odkształcenie) Porównuje się kruche materiały (Kruchy) i przewlekłe (kanały), chociaż konieczne jest wyjaśnienie, że ten sam materiał może mieć jedną lub drugą odpowiedź w zależności od czynników, takich jak temperatura. W niskich temperaturach materiały zwykle są kruche.

Niezwykła różnica między nimi polega na tym, że kruchy materiał nie ma regionu wydajności lub ma bardzo mały. Gdy tylko elastyczna limit przekracza próbkę. Z drugiej strony materiały plastyczne pochłaniają więcej energii przed zerwaniem, ponieważ mają rozległą strefę plastikową.

Rysunek 4. Krzywa deformacji wysiłku dla materiałów plastycznych i kruchych materiałów. Źródło: Wikimedia Commons.

Test napięcia jest przydatny do klasyfikacji materiału, jest preferowany według zastosowania zastosowania materiałów plastycznych, ponieważ pochłaniają one więcej energii i są w stanie odkształcić się na długo przed pęknięciem.

Należy również zauważyć, że chociaż niektóre materiały są kruche przy napięciu, inne wysiłki mogą się lepiej oprzeć, jak zobaczymy poniżej.

Odpowiedź różnych materiałów na test napięcia

-Szare żeliwo: kruche w napięciu, bardziej odporne w kompresji.

-Brązowy: Państwowe.

-Beton: kruche w zależności od rodzaju mieszanki, ale bardzo odporne w kompresji. Kiedy zostanie poddane napięciu, wymaga wzmocnienia przez stalowe pręty.

-Drewno: Zgodnie z pochodzeniem jest umiarkowanie plastyczny.

-Stal: Kruche, gdy masz wysoką zawartość węgla.

-Metakrylan: Państwowe przy zwiększaniu temperatury.

Bibliografia

1. Piwo, f. 2010. Mechanika materiałów. McGraw Hill. 5. Wydanie.
2. Cavazos, J.L. Mechanika materiałów. Odzyskane z: YouTube.com.
3. Hibbeler, R. 2011. Mechanika materiałów. Ósme wydanie. osoba.
4. Collins, d. Liniowe końcówki ruchu. Właściwości mechaniczne materiałów: naprężenie i odkształcenie. Odzyskane z: liniowe.com.
5. Valera Negrete, J. 2005. Ogólne uwagi fizyki. Unam.
6. Wikipedia. Test przyczepności. Odzyskane z: jest.Wikipedia.org.