Тест прочности растягивания в основном используется для определения способности металлических материалов сопротивляться повреждению во время процесса растяжения и является одним из важных показателей для оценки механических свойств материалов.
1. Тест на растяжение
Испытание на растяжение основано на основных принципах механики материала. Применяя растягивающую нагрузку к образцу материала при определенных условиях, он вызывает деформацию растяжения до тех пор, пока образец не сломается. Во время теста деформация экспериментальной выборки при различных нагрузках и максимальной нагрузки, когда регистрируется разрывы образца, чтобы рассчитать прочность урожая, прочность на растяжение и другие показатели производительности материала.
Напряжение σ = f/a
σ - прочность на растяжение (МПа)
F - растягивающая нагрузка (n)
А является площадью поперечного сечения образца
2. Растягиваемая кривая
Анализ нескольких этапов процесса растяжения:
а На стадии OP с небольшой нагрузкой удлинение находится в линейной зависимости с нагрузкой, а FP - максимальная нагрузка для поддержания прямой линии.
беременный После того, как нагрузка превышает FP, кривая растяжения начинает принимать нелинейные отношения. Образец входит на начальную стадию деформации, и нагрузка удаляется, и образец может вернуться к своему исходному состоянию и упруго деформации.
в После того, как нагрузка превышает Fe, нагрузка удаляется, часть деформации восстанавливается, а часть остаточной деформации сохраняется, которая называется пластической деформацией. Fe называется упругим пределом.
дюймовый Когда нагрузка увеличивается дальше, кривая растяжения показывает пилообразное. Когда нагрузка не увеличивается или не уменьшается, явление непрерывного удлинения экспериментального образца называется доходностью. После получения образца образец начинает подвергаться очевидной пластической деформации.
эн. После получения образца образцы показывают увеличение устойчивости к деформации, укрепление работы и укрепление деформации. Когда нагрузка достигает FB, та же часть образца резко сокращается. FB - предел прочности.
фон Явление усадки приводит к снижению способности образца. Когда нагрузка достигает FK, образец ломается. Это называется нагрузкой на перелом.
Урожайность
Прочность урожая - это максимальное значение напряжения, которое металлический материал может выдержать с начала пластической деформации, чтобы завершить перелом при воздействии внешней силы. Это значение отмечает критическую точку, где материал переходит от стадии упругой деформации на стадию пластической деформации.
Классификация
Верхняя сила урожайности: относится к максимальному напряжению образца до того, как сила появится в первый раз при получении.
Более низкая сила урожайности: относится к минимальному напряжению на стадии урожая, когда начальный временный эффект игнорируется. Поскольку значение более низкой точки доходности является относительно стабильным, оно обычно используется в качестве индикатора сопротивления материала, называемой точкой урожая или прочности доходности.
Формула расчета
Для прочности верхнего урожая: r = f / sₒ, где F-максимальная сила до того, как сила не упадет впервые на стадии урожая, а Sₒ-исходная площадь поперечного сечения образца.
Для более низкой силы урожайности: r = f / sₒ, где F-минимальная сила F, игнорируя начальный временный эффект, а Sₒ-исходная площадь поперечного сечения образца.
Единица
Единица прочности урожая обычно составляет MPA (мегапаскаль) или N/мм² (Newton на квадратный миллиметр).
Пример
Возьмите низкую углеродную сталь В качестве примера, его предел урожайности обычно составляет 207 МПа. При воздействии внешней силы, превышающей этот предел, низкоуглеродистая сталь будет производить постоянную деформацию и не может быть восстановлена; Когда он подвергается внешней силе меньше, чем этот предел, низкоуглеродистая сталь может вернуться к своему первоначальному состоянию.
Прочность урожая является одним из важных показателей для оценки механических свойств металлических материалов. Он отражает способность материалов сопротивляться пластической деформации при подверженности внешним силам.
Предел прочности
Прочность на растяжение - это способность материала сопротивляться повреждению при растяжении, которая специально выражается как максимальное значение напряжения, которое материал может противостоять во время процесса растяжения. Когда растягивающее напряжение на материале превышает прочность на растяжение, материал будет подвергаться пластической деформации или переломе.
Формула расчета
Формула расчета для прочности на растяжение (σt) составляет:
σt = f / a
Где F-максимальная растягивающая сила (Ньютон, N), которую образец может выдержать перед разрывом, а A-исходная площадь поперечного сечения образца (квадратный миллиметр, мм²).
Единица
Единица прочности на растяжение обычно составляет MPA (мегапаскаль) или N/мм² (Newton на квадратный миллиметр). 1 МПа равно 1 000 000 ньютонов на квадратный метр, что также равно 1 Н/мм².
Влияющие факторы
На прочность на растяжение влияет многие факторы, включая химический состав, микроструктуру, процесс термообработки, метод обработки и т. Д. материалы
Практическое применение
Прочность на растяжение является очень важным параметром в области материаловедения и техники и часто используется для оценки механических свойств материалов. С точки зрения структурного проектирования, выбора материалов, оценки безопасности и т. Д. Прочность на растяжение является фактором, который необходимо учитывать. Например, в строительном проектировании прочность на растяжение стали является важным фактором при определении того, может ли она выдерживать нагрузки; В области аэрокосмической прочности прочности на растяжение легких и высокопрочных материалов является ключом к обеспечению безопасности самолетов.
Усталость Сила:
Усталость металлов относится к процессу, в котором материалы и компоненты постепенно приводят к локальному постоянному кумулятивному повреждению в одном или нескольких местах в циклическом напряжении или циклическом штамме, а трещины или внезапные полные переломы происходят после определенного количества циклов.
Функции
Внезапность во времени: нарушение усталости металла часто возникает внезапно за короткий промежуток времени без очевидных признаков.
Местность в положении: усталостная неудача обычно происходит в местных районах, где концентрируется стресс.
Чувствительность к окружающей среде и дефектам: усталость металлов очень чувствительна к окружающей среде и крошечными дефектами внутри материала, что может ускорить процесс усталости.
Влияющие факторы
Амплитуда напряжения: величина напряжения напрямую влияет на усталостную жизнь металла.
Средняя величина напряжения: чем больше среднее напряжение, тем короче усталостная жизнь металла.
Количество циклов: чем больше раз, когда металл находится под циклическим напряжением или напряжением, тем серьезным накопление повреждения усталости.
Профилактические меры
Оптимизируйте выбор материала: выберите материалы с более высокими пределами усталости.
Снижение концентрации напряжений: уменьшить концентрацию напряжения с помощью методов структурной конструкции или обработки, таких как использование округленных угловых переходов, увеличение размеров поперечного сечения и т. Д.
Обработка поверхности: полировка, опрыскивание и т. Д. На поверхности металла, чтобы уменьшить дефекты поверхности и улучшить усталость.
Проверка и обслуживание: регулярно осматривайте металлические компоненты, чтобы быстро обнаружить и отремонтировать дефекты, такие как трещины; Поддерживайте склонность к усталости, например, замену изношенных деталей и укрепление слабых звеньев.
Усталость металла - это обычный режим отказа металла, который характеризуется внезапностью, местностью и чувствительностью к окружающей среде. Амплитуда напряжения, средняя величина напряжений и количество циклов являются основными факторами, влияющими на усталость металлов.
Кривая SN: описывает усталостную жизнь материалов под разными уровнями стресса, где S представляет стресс, а N представляет количество циклов стресса.
Формула коэффициента силы усталости:
(Kf = ka \ cdot kb \ cdot kc \ cdot kd \ cdot ke)
В тех случаях, когда (Ka) является коэффициентом нагрузки, (Kb) является коэффициентом размера, (KC) является температурным коэффициентом, (KD) является коэффициентом качества поверхности, а (KE) является коэффициентом надежности.
Кривая SN Математическое выражение:
(\ sigma^m n = c)
Где (\ sigma) является напряжением, n - количество циклов напряжений, а M и C - константы материала.
Шаги расчета
Определите константы материала:
Определите значения M и C посредством экспериментов или, ссылаясь на соответствующую литературу.
Определите коэффициент концентрации напряжения: рассмотрим фактическую форму и размер детали, а также концентрацию напряжения, вызванная филе, подводными путями и т. Д. Коэффициент концентрации, в сочетании с сроком службы дизайна и уровнем рабочего напряжения детали, рассчитайте силу усталости.
2. Пластичность:
Пластичность относится к свойству материала, который, когда он подвергается внешней силе, дает постоянную деформацию без лома, когда внешняя сила превышает его упругой предел. Эта деформация необратима, и материал не вернется к своей исходной форме, даже если внешняя сила удаляется.
Индекс пластичности и ее формула расчета
Удлинение (δ)
Определение: удлинение - это процент от общей деформации манометра после того, как образец разбита до исходной длины датчика.
Формула: Δ = (L1 - L0) / L0 × 100%
Где L0 является исходной длиной образца образца;
L1 - это длина датчика после того, как образец сломан.
Сегментарное восстановление (ψ)
Определение: сегментарное снижение-это процент максимального снижения площади поперечного сечения в точке гонки после того, как образец разбит на исходную площадь поперечного сечения.
Формула: ψ = (F0 - F1) / F0 × 100%
Где F0 является исходной площадью поперечного сечения образца;
F1-это площадь поперечного сечения в точке обкинга после того, как образец сломан.
3. Твердость
Твердость металла является индексом механического свойства для измерения твердости металлических материалов. Это указывает на способность противостоять деформации в локальном объеме на металлической поверхности.
Классификация и представление металлической твердости
Твердость металла имеет различные методы классификации и представления в соответствии с различными методами испытаний. В основном включайте следующее:
Твердость Бринелла (HB):
Область применения: обычно используется, когда материал более мягкий, такой как нерухозные металлы, сталь до термической обработки или после отжига.
Принцип теста: с определенным размером испытательной нагрузки в поверхность металла затвердевшего стального шарика или карбида определенного диаметра вносятся в поверхность металла, и нагрузка разгружается после указанного времени, и диаметр отступа на поверхности, которая будет проверена, измеряется.
Формула расчета.
Твердость Роквелла (HR):
Область применения: обычно используется для материалов с более высокой твердостью, таких как твердость после термообработки.
Принцип теста: аналогично твердости Бринелла, но с использованием разных зондов (алмаза) и различных методов расчета.
Типы: В зависимости от применения, есть HRC (для материалов с высокой твердостью), HRA, HRB и других типов.
Твердость Виккерса (HV):
Сфера применения: подходит для анализа микроскопа.
Принцип теста: нажмите поверхность материала с нагрузкой менее 120 кг и алмазом квадратного конуса с углом вершины 136 °, и разделите площадь поверхности ямы для отступления материала на значение нагрузки, чтобы получить значение твердости виккерса.
Твердость Leeb (HL):
Особенности: портативный тестер жесткости, легко измерить.
Принцип теста: используйте отскок, сгенерированный ударом из удара, после воздействия на поверхность твердости, и рассчитайте твердость по отношению к скорости отскока удара на 1 мм от поверхности образца к скорости удара.
Время публикации: сентябрь-25-2024
