خصوصیات استحکامی

خصوصیات استحکامی

خواص کششی نشان می دهد که چگونه ماده به نیروهای در تنش اعمال واکنش نشان می دهند. تست کششی یک آزمون اساسی مکانیکی که در آن یک نمونه به دقت آماده شده است به شیوه ای بسیار کنترل شده بارگذاری می شود در حالی که اندازه گیری بار اعمال می شود و ازدیاد طول نمونه بر سر برخی از راه دور است. تست های کششی استفاده می شود برای تعیین مدول الاستیسیته، حد الاستیک، طویل شدن، حد متناسب، کاهش در منطقه، استحکام کششی، نقطه عملکرد، قدرت عملکرد و سایر خصوصیات کششی است.

محصول اصلی از آزمون کششی یک بار در مقابل منحنی کشیدگی است که سپس به استرس در مقابل منحنی فشار تبدیل شده است. از آنجا که هر دو استرس مهندسی و کرنش مهندسی را با تقسیم بار و ازدیاد طول مقادیر ثابت (نمونه اطلاعات مربوط به هندسه) به دست آمده، منحنی بار ازدیاد طول همان شکل منحنی تنش کرنش مهندسی را داشته باشد. منحنی تنش کرنش مربوط تنش اعمال به فشار به دست آمده و هر یک از مواد منحنی تنش کرنش منحصر به فرد خود را دارد. مهندسی نمونه منحنی تنش کرنش در زیر نشان داده شده است. اگر استرس واقعی، بر اساس واقعی مساحت سطح مقطع نمونه، استفاده می شود، آن را یافت که منحنی تنش کرنش را افزایش می دهد به طور مداوم برای شکستگی است.

منطقه الاستیک خطی و ثابت های الاستیک 
همانطور که می تواند در شکل دیده می شود، تنش و کرنش در ابتدا با یک رابطه خطی را افزایش می دهد. این بخش الاستیک خطی از منحنی است و آن را نشان می دهد که هیچ تغییر شکل پلاستیک رخ داده است. در این منطقه از منحنی، زمانی که استرس کاهش می یابد، مواد را به شکل اولیه خود بازگردد. در این منطقه خطی، خط اطاعت رابطه تعریف شده به عنوان قانون هوک است که در آن نسبت تنش به کرنش ثابت است.

شیب خط در این منطقه که در آن استرس است متناسب با کرنش و مدول الاستیسیته و مدول یانگ نامیده می شود. مدول الاستیسیته (E) خواص مواد را تعریف می کند آن را به عنوان تحت تنش، تغییر شکل، و پس از آن به شکل اولیه خود باز می گرداند پس از استرس برداشته شود. این اندازه گیری سختی یک ماده داده شده است. برای محاسبه مدول الاستیک، به سادگی تنش کرنش در مواد تقسیم است. از آنجا که فشار unitless است، مدول همان واحد به عنوان استرس، مانند KPI یا مگاپاسکال داشته باشد. مدول الاستیسیته به طور خاص به این وضعیت از یک جزء که با یک نیروی کششی کشیده است. این مدول بسیار جالب توجه است زمانی که لازم است برای محاسبه چقدر امتداد میله یا سیم را تحت یک بار کششی.

چند نوع مختلف از مدول بسته در راه مواد در حال کشیده، خم شده، و یا در غیر این صورت تحریف وجود دارد. هنگامی که یک جزء را برش خالص، برای مثال، یک میله استوانه ای تحت پیچش، مدول برشی توصیف رابطه خطی تنش کرنش الاستیک.

فشار محوری است که توسط گونه های جانبی علامت مخالف در دو جهت متقابل عمود بر فشار محوری همراه است. (-) نژادها که ناشی از افزایش طول هستند به عنوان مثبت (+) و کسانی که در نتیجه در کاهش طول تعیین می شوند آن را منفی در تعیین شده است.نسبت پواسون است که به عنوان منفی نسبت کرنش جانبی به کرنش محوری تعریف شده برای حالت تنش تک محوره.

نسبت پواسون گاهی اوقات نیز به عنوان نسبت ارزش های مطلق را از کرنش جانبی و محوری تعریف شده است. این نسبت، مانند فشار، unitless از آنجا که هر دو سویه هستند unitless. برای تنش در محدوده الاستیک، این نسبت تقریبا ثابت است. برای یک ماده کاملا همسانگرد الاستیک، نسبت پواسون 0.25 است، اما برای بیشتر مواد ارزش نهفته در طیف وسیعی از 0،28 به 0،33. به طور کلی برای فولاد، نسبت پواسون به ارزش حدود 0.3 داشته باشد. این به این معنی که اگر یک اینچ در هر اینچ از تغییر شکل را در جهت اعمال می شود که استرس وجود دارد، وجود خواهد داشت 0.3 اینچ در هر اینچ عمود بر تغییر شکل به جهت که نیروی اعمال می شود.

فقط دو نفر از ثابتهای الاستیک مستقل هستند پس اگر دو عدد ثابت شناخته شده اند، یک سوم را می توان با استفاده از فرمول زیر محاسبه

E = 2 (1 + N) G.

در کجا: E = مدول الاستیسیته (مدول یانگ)
  نفر = نسبت پواسون
  G = مدول سختی (مدول برشی).

زن و شوهر از ثابت های الاستیک اضافی است که ممکن است مواجه شود عبارتند از: مدول فله (K)، و لنگ ثابت (M و L). مدول فله استفاده می شود توصیف وضعیت که در آن یک قطعه از مواد به افزایش فشار در تمام جهات است. ارتباط بین تغییر در فشار و فشار و در نتیجه تولید مدول انبوه است. ثابت لنگ را از مدول الاستیسیته و نسبت پواسون مشتق شده است.

نقطه تسلیم 
در مواد انعطاف پذیر، در چند نقطه، منحنی تنش کرنش انحراف از رابطه مستقیم و قانون دیگر اعمال می شود که فشار را افزایش می دهد سریع تر از استرس است. از این نقطه در تست کشش، برخی از تغییر شکل دائم رخ می دهد در نمونه و مواد گفته شده است که به plastically به هر گونه افزایش بیشتر در بار یا استرس واکنش نشان می دهند. مواد باز خواهد گشت به اصلی، شرایط خود را بدون کشش زمانی که بار برداشته می شود. در مواد شکننده، کمی و یا بدون تغییر شکل پلاستیک اتفاق می افتد و شکستگی مواد در نزدیکی پایان بخش الاستیک خطی از منحنی.

با بسیاری از مواد است انتقال تدریجی از الاستیک به رفتار های پلاستیکی وجود دارد، و نقطه دقیق که در آن تغییر شکل پلاستیکی شروع به رخ می دهند سخت است برای تعیین است. بنابراین، معیارهای مختلف برای شروع از بازده استفاده می شود بسته به نوع حساسیت اندازه گیری فشار و استفاده از داده ها در نظر گرفته شده است. (نگاه کنید به جدول) طراحی مهندسی و برنامه های کاربردی خصوصیات، قدرت عملکرد استفاده می شود. قدرت عملکرد به عنوان تنش مورد نیاز برای تولید کوچک، میزان تغییر شکل پلاستیک تعریف شده است. قدرت عملکرد افست استرس مربوط به تقاطع منحنی تنش کرنش و به موازات خط به بخش الاستیک از منحنی فشار مشخص شده (در ایالات متحده چاپ افست چاپ افست معمولا 0.2٪ فلزات و 2 درصد برای پلاستیک ).

در بریتانیا، قدرت عملکرد است که اغلب به عنوان استرس اثبات شده است. مقدار افست یا 0.1٪ یا 0.5٪ است

برای تعیین قدرت عملکرد با استفاده از این انحراف، نقطه فشار بر روی محور (محور x) از 0.002 در بر داشت، و سپس به موازات خط به خط تنش کرنش کشیده شده است. این خط خط تنش کرنش کمی پس از آن به منحنی شروع تقاطع، و آن تقاطع به عنوان قدرت عملکرد با افست 0.2 درصد تعریف شده است. یک راه خوب به دنبال قدرت عملکرد افست است، که پس از نمونه شده است 0.2 درصد قدرت عملکرد جبران آن بارگذاری شده و سپس تخلیه آن خواهد شد که 0.2 درصد بیش از قبل از آزمون.اگرچه قدرت عملکرد به معنای نشان دادن نقطه دقیق که در آن مواد می شود به طور دائم تغییر شکل، 0.2٪ افزایش طول در نظر گرفته شده است به مقدار قابل تحمل از خود گذشتگی برای سهولت آن را در تعریف قدرت عملکرد ایجاد.

برخی از مواد مانند چدن خاکستری و یا نمایشگاه مس نرم اساسا هیچ رفتار خطی الاستیک. برای این مواد عمل معمول است برای تعریف قدرت عملکرد به عنوان تنش مورد نیاز برای تولید برخی از مقدار کل فشار است.

  • حد الاستیک درست ارزش بسیار کم است و به حرکت چند صد دررفتگی شده است.اندازه گیری فشار های میکرو مورد نیاز برای تشخیص فشار در جهت * 10 -6 در 2 / در.
  • حد متناسب بالاترین استرس که استرس به طور مستقیم متناسب با فشار است. این است که با مشاهده انحراف از قسمت مستقیم خط منحنی تنش کرنش بدست آمده است.
  • حد الاستیک بزرگترین استرس مواد می تواند بدون هیچ گونه قابل اندازه گیری دائمی باقی مانده در آزادی کامل بار را تحمل می باشد. مصمم است با استفاده از خسته کننده افزایشی بارگیری و تخلیه روش آزمون. با حساسیت اندازه گیری فشار که معمولا در مطالعات مهندسی (10 -4in/in) به کار، حد الاستیک بزرگتر از حد متناسب است. با افزایش حساسیت اندازه گیری فشار، مقدار حد الاستیک کاهش می یابد تا سرانجام برابر حد واقعی های الاستیک مشخص از اندازه گیری فشار خرد است.
  • قدرت عملکرد تنش مورد نیاز برای تولید یک مقدار مشخص شده کوچک از تغییر شکل پلاستیکی است. قدرت و صلابت عملکرد به دست آمده توسط روش افست است که به طور معمول برای مقاصد مهندسی مورد استفاده قرار می گیرد، به دلیل جلوگیری از مشکلات عملی اندازه گیری حد الاستیک یا حد متناسب است.

استحکام کششی نهایی 
استحکام کششی نهایی (UTS) و یا ساده تر، استحکام کششی، مهندسی حداکثر سطح استرس در آزمون تنش رسیده است. قدرت و صلابت یک ماده توانایی خود را برای مقاومت در برابر نیروهای خارجی بدون شکستن است. در مواد شکننده، UTS در پایان از بخش الاستیک خطی منحنی تنش کرنش و یا با نزدیک به حد الاستیک. در مواد انعطاف پذیر، UTS خواهد بود در خارج از بخش الاستیک به بخش پلاستیک منحنی تنش کرنش.

در منحنی تنش کرنش، UTS بالاترین نقطه که در آن خط است لحظه ای تخت می باشد. از آنجا که UTS در استرس مهندسی بر اساس، آن است که اغلب به عنوان قدرت شکستن نیست. در مواد انعطاف پذیر فشار سخت شدن رخ می دهد و استرس به افزایش خود ادامه خواهد داد تا شکست اتفاق می افتد، اما ممکن است منحنی تنش کرنش مهندسی کاهش سطح استرس قبل از شکست رخ می دهد نشان می دهد. این نتیجه استرس مهندسی که در منطقه مقطع اصلی و بر اساس necking است که به طور معمول در نمونه آزمون رخ می دهد حسابداری است. ، UTS ممکن است به طور کامل نماینده از بالاترین سطح از استرس است که یک ماده می تواند از آن پشتیبانی داده، اما ارزش در طراحی از قطعات به هر حال به طور معمول استفاده نمی شود. برای فلزات انعطاف پذیر عمل طراحی فعلی این است که استفاده از قدرت عملکرد برای اندازه اجزای استاتیک. با این حال، از UTS آسان به تعیین و کاملا تجدید پذیر است، آن است که به منظور تعیین یک ماده و برای اهداف کنترل کیفیت مفید می باشد. از سوی دیگر، مواد شکننده طراحی یک جزء ممکن است بر اساس استحکام کششی مواد.

اقدامات تورق (افزایش طول و کاهش سطح) 
تورق از مواد اندازه گیری تا چه حد که یک ماده قبل از شکست تغییر شکل است. مقدار چکش خواری عامل مهم است که با توجه به عملیات شکل دهی از قبیل نورد و اکستروژن. آن را نیز فراهم می کند نشانه ای از آسیب بیش از حد قابل مشاهده به یک جزء ممکن است قبل از شکستگی جزء تبدیل شده است. برخوردار است نیز استفاده می شود اندازه گیری کنترل کیفیت به منظور سنجش سطح ناخالصی و پردازش مناسب از یک ماده است.

اقدامات متعارف از تورق کرنش مهندسی در شکستگی (که معمولا به نام ازدیاد طول) و کاهش در شکستگی های منطقه است. هر دو این خصوصیات هستند با اتصالات نمونه با هم بعد از شکست و اندازه گیری تغییر طول و سطح مقطع به دست آمده است.کشیدگی تغییر در طول محوری تقسیم بر طول اولیه نمونه یا بخشی از نمونه است. به صورت درصد بیان شده است. از آنجا که بخش قابل ملاحظه ای از تغییر شکل پلاستیکی در منطقه کلفت نمونه کششی متمرکز خواهد شد، مقدار کشیدگی در طول گیج که بیش از اندازه گرفته می شود بستگی دارد. طول کمتر گیج فشار موضعی بزرگ در منطقه کلفت بیشتر به محاسبه عاملی. بنابراین، در هنگام گزارش ارزش از کشیدگی، طول گیج باید داده می شود.

یک راه برای جلوگیری از عوارض necking است که به پایه اندازه گیری کشیدگی بر روی لباس فشار به نقطه که در آن necking آغاز می شود. این چاه ها در زمان کار می کند اما برخی از منحنی تنش کرنش مهندسی اغلب کاملا مسطح در مجاورت حداکثر بارگذاری و دشوار است به دقت ایجاد کرنش در زمانی که necking شروع به رخ می دهند.

کاهش مساحت تغییر در مساحت سطح مقطع تقسیم بر سطح مقطع اولیه است. این تغییر در منطقه پایین کلفت نمونه اندازه گیری می شود. مانند رشد مجدد، آن را معمولا به صورت درصد بیان شده است.

همانطور که قبلا بحث شد، تنش است تنها یکی از راه که یک ماده می تواند به لود شده است. راه های دیگر برای بارگیری مواد عبارتند از فشرده سازی، خمش، برش و چرخش و تعدادی از تست های استاندارد ایجاد شده است که برای توصیف یک ماده تحت این شرایط در حال بارگذاری دیگر انجام وجود دارد. مقدمه ای بسیار گذرا به برخی از این خواص مواد دیگر را در صفحه بعد ارائه خواهد شد.

فیروز رضائی ; ٥:٢٢ ‎ب.ظ ; ۱۳٩۱/٢/۱٩