Свойства материалов Сопротивление деформации и разрушению

Свойства материалов

Сопротивление деформации и разрушению приложении механичес- кой нагрузки оценивают механические свойства Способность материала работать в тепловых, электрических и магнитных полях оценивают тепловые, электрические и магнитные свойства Уровень свойств материала определяется его строением

Механические свойства оценивают способность материала сопротивляться деформациям и разрушению Механические свойства определяются при различных скоростях нагружения. Статическое нагружение- V 1 Динамическое нагружение-V 2 V 1 < V 2< V 3 Ударное нагружение- V 3 При статическом нагружении нагрузка может быть: -растягивающая -изгибающая -крутящая Жесткость нагружения определяется соотношением напряжений сдвига и напряжений отрыва Значения жесткости: -растяжение Ж=0, 5 - конструкционные материалы -изгиб Ж=0, 8 - материалы обладающие пониженной пластичностью -сжатие Ж=2 - хрупкие матералы

Лабораторная Машина для проведения Испытаний на растяжение

Круглые образцы для испытаний а-исходное состояние б- равномерное удлинение в- образование шейки

Диаграммы растяжения Определяются: предел прочности σв = Pмах / Fнач , МПа σв=k*HB предел текучести σт= Pт / Fнач , МПа σ0. 2 - условный предел текучести σ0. 2= P 0. 2 /Fнач, МПа относительное удлинение δ= ( lк - lн / l н )* 100, % относительное поперечное сужение Ψ = (Fн -Fк / Fн )*100, % удельная прочность σуд = σв / ρ*g , удельная жесткость k = Е/ ρ* g

Диаграмма растяжения B Максимальная нагрузка Рмах Рт А А 1 Площадка текучести C Разрушение ∆lк Закон Гука ∆lр Остаточное удлинение l, , мм Полное удлинение Упруоле удлинение

Диаграмма растяжения для большинства материалов Рмах Р 0, 2 Р 0, 2 -соответствует остаточному удлинению 0, 2% l, mm

Определяются предел прочности σв = Pмах / Fнач , МПа σв=k*HB предел текучести σт= Pт / Fнач , МПа σ0. 2 - условный предел текучести σ0. 2= P 0. 2 /Fнач, МПа относительное удлинение δ= ( lк - lн / l н )* 100, % относительное поперечное сужение Ψ = (Fн -Fк / Fн )*100, % удельная прочность σуд = σв / ρ*g , удельная жесткость k = Е/ ρ* g

Испытания на изгиб Определяется: σ изг=M / W, где М- максимальный изгибающий момент, W-момент сопротивления сечения (для прямоугольного образца W=bh 2 /6, для круглого W=nd 2 /32, где b, h, d- ширина, высота, диаметр образца).

Испытания на вязкость разрушения Испытания позволяют оценить работоспособность Материала с трещиной Рассчитывается коэф. интенсивности напряжения в вершине трещины КIc = σ*( n*l )1/2 , МПа*мм 1/2 σ -среднее напряжение, МПа l - длина трещины, мм Зависимость критического напряжения σ от размера дефекта для двух материалов (I и II) с разными значениями КIc(КIc II > КIc I)

Коф. концентрации напряжения в вершине трещины Ii Кi. C Напряжения σ Зависимость критического I напряжения σ от размера дефекта для двух материалов (I и II) σР с разными значениями Кic. I , Кic II Кic II > Кic. I Кi. C l 1 l 2 Длина трещины, мм

Значение вязкости разрушения для материалов Материал Марка К 1 с, σ0. 2, МПа Легированная 25 ХН 3 МФА 120 745 сталь Титановый ВТ 3 -1 52 1010 сплав Алюминиевый Д 16 23 290 сплав

Испытания на ударный изгиб Определяется: КС= A/ F Дж/м 2; КС= КСз +КСр Порог хладноломкости KCU KCV KCT

Определение температуры хладноломкости %вязкой составляющей в изломе 100% За температуру хрупкости принимается температура, при испытании в образце 50% вязкой и 50%хрупкой составляющей 50% Т 50 Температура t, 0 C

Усталостная прочность Пример испытаний на усталость а- схема нагружения б- циклическое изменение напряжений 1 - вращающийся шпиндель; 2 - образец; 3 - нагружающий подшипник

Кривые усталости а)для стали -1, цветных металлов-2 б) схема излома-1 -очаг зарождения трещины; 2 -зона усталости( зона распространения трещины) 3 -зона долома. По результатам испытаний определяют: предел выносливости σR , напряжение под действием которого не происходит разрушения после заданного(базового) числа циклов нагружения Базовое число циклов для сталей (5 -10)х106 , для цветных сплавов 5 х10 8.

Обобщенная диаграмма усталости I- стадия постепенного накопления повреждений до возникновения трещины усталости; II-стадия распространения трещины; III – стадия долома.

Изнашивание I-приработка II-нормальный износ III- катастрофический износ И -весовой I= Gн-Gк / Gк Gн- начальный вес детали, г Gк- вес детали после изнашивания, г; l -линейной I=hн-hк /hн hн- начальный линейный размер детали, мм hк- линейный размер детали после изнашивания, мм ; I-относительной U=Iобр /Iэт. Iобр -износостойкость материала образца lэт—износостойкость материала эталона

Износ Предельное состояние- Предельно допустимый износ Время работы до предельного состояния