Spenningstest hvordan det gjøres, egenskaper, eksempler

EN Spenningstest Det er en eksperimentell test som utføres på et utvalg av materiale for å bestemme hvor mye motstår spenningsinnsats. Takket være det kan du vite mange av de mekaniske egenskapene til materialet og bestemme om det er passende for en bestemt design.

Prøven er normalt en sylinder som heter prøverør. Dette blir utsatt for en spenning, bestående av å bruke to motsatte krefter i endene som strekker stangen og deformerer den. Essayet fortsetter å utøve økende innsats, til prøven endelig går i stykker.

Figur 1. Spenningstestmaskin. Kilde: Wikimedia Commons.

Legg merke til fra styrkenes størrelse og deformasjon som de produserer i prøven, fra små krefter som ikke forårsaker permanent deformasjon, til spenningen forårsaket av bruddet på stykket.

Det avslutter datainnsamlingen og en innsatsinnsatsgraf er utdypet, som vil tjene til å analysere oppførselen til materialer som metaller, keramikk, sement, tre og polymerer.

[TOC]

Det som brukes til spenningstesteksperiment?

Eksperimentet gjøres av spesielle maskiner som den som er vist i figur 1, som gir den nødvendige innsatsen for å laste og deretter laste ned materialet for å evaluere deformasjonen.

Når det gjelder prøven, er det et rør med et konstant tverrsnitt, i en sylindrisk, rektangulær eller firkantet måte, hvis dimensjoner er standardisert. Ekstreme er bredere for å lette underkastelsen av prøven, som sett i figur 2 igjen.

Den første lengden l_enten Det kalibrerte området på rørets rør måles og markeres. Da holdes det av kjever til testmaskinen, og dette begynner.

Figur 2. Til venstre et stålrør og høyre det samme eksemplet allerede har strukket. Spenningstesten er en destruktiv test. Kilde: Wikimedia Commons.

Egenskaper og innhentet data

Materialene har forskjellige atferd i møte med spenning, vist i følgende graf som stål ble brukt. Innsatsen som brukes i den vertikale aksen er betegnet med den greske bokstaven σ og enhetsdeformasjonen i den horisontale aksen, kalt ε.

Det kan tjene deg: Rutherford Atomic Model: History, Eksperimenter, Postulates

UNITURE deformasjon har ingen dimensjoner, siden det er kvotienten mellom endringen i testlengde ΔL = L_F - L_enten og den første lengden. Så:

ε = Δl / l_enten

For sin del er størrelsen på innsatsen σ den kraften/tverrseksjonsgrunnen.

I grafen skilles to viktige regioner: elastisk sone og plastsone.

Figur 3. Innsatsdeformasjonskurve for stål. Kilde: Materialmekanikk. Hibbeler, R.

Elastisk område

Når spenningsinnsatsen σ er liten, er deformasjonen proporsjonal, det som er kjent som Hooke's Law:

σ = y ε

Når innsatsen opphører, går kroppen tilbake til sine opprinnelige dimensjoner. Dette er den fargede elastiske regionen i figur 3, som strekker seg til det punktet som heter proporsjonalitetsgrense. Så langt adlyder materialet Hooke's lov.

Proporsjonalitetskonstanten og er Ung modul, Karakteristisk for materialet og som kan bestemmes ut fra spennings- og kompresjonstester.

Youngs modul har trykkenheter, i det internasjonale systemet [y] = n / m^2 = PA. UNITORI DEformasjon, er som allerede sagt, dimensjonsløs, derfor har innsatsen σ også dimensjoner av kraft per tverrseksjonell seksjonsenhet og i Si vil enheten være Pascal: [σ] = N/ M^2 = PA.

Fra proporsjonalitetsgrensen og øke innsatsen utvikler seg i en region der deformasjonen er reversibel, men ikke overholder Hooke's lov. Ender på det punktet som kroppen er permanent deformert, kalt Elastisk grense.

Plastsone   

Så kommer materialet inn i plastatferdsregionen. Når området med elastisk oppførsel er overskredet, kommer stålet inn i regionen til Gir innsats eller kryp, der prøven er deformert, men ikke går i stykker, selv om innsatsen forblir konstant i σ_OG.

Kan tjene deg: termisk utvidelse

Å overvinne overføringssonen øker deformasjonen med den anvendte innsatsen, men ikke lenger på en lineær måte.

Materialet opplever endringer på molekylært nivå og en herding ved deformasjon oppstår. Derfor ser vi at økende innsats er nødvendig for å oppnå en deformasjon.

Grensen for dette området er i Siste innsats. Materialet anses som ødelagt på dette tidspunktet, selv om prøven fremdeles er i et stykke. Derfra reduseres den nødvendige belastningen for å produsere deformasjon og prøven blir gradvis tynnet (streng) Inntil endelig brudd (figur 2, til høyre).

Denne kurven og dens regioner kalles konvensjonell bruddinnsats. Men på toppen av henne er det en diskontinuerlig kurve, kalt Ekte bruddinnsats, som oppnås ved å registrere øyeblikkelig eller ekte lengde på prøven, i stedet for å jobbe med den opprinnelige lengden for å finne enhetsdeformasjonen, som forklart i begynnelsen.

Både kurver, den sanne og den konvensjonelle, sammenfaller i området med liten innsats til Zidance Zone. Uansett forventes materialet å fungere i det elastiske området for å unngå permanente deformasjoner som forhindrer riktig funksjon av det produserte stykket.

Så blant de viktigste dataene som er oppnådd fra forsøket er innsatsen σ_OG som definerer den elastiske grensen.

Eksempler på spenningstester

Materialet som ble brukt som modell i forrige beskrivelse er stål, hvis bruk er mye utvidet i bygging og industri. Men det er mange materialer som betong, betong, forskjellige metaller, legeringer og tre, som også er mye brukt.

Kan tjene deg: Termodynamisk system: egenskaper, typer, eksempler

Hver har en innsats-opp-opp-kurve som er karakteristisk, og i henhold til deres svar på spenning eller trekkraft er de klassifisert i to kategorier: skjør eller duktil.

Skjøre og duktile materialer

I følgende graf σ kontra ε (Stress-belastning) skjøre materialer sammenlignes (Skjør) og ductiles (ductiles), selv om det er nødvendig å tydeliggjøre at det samme materialet kan ha en eller annen respons avhengig av faktorer som temperatur. Ved lave temperaturer har materialene en tendens til å være skjøre.

Den bemerkelsesverdige forskjellen mellom de to er at det skjøre materialet mangler utbytteområdet eller har en veldig liten. Så snart den elastiske grensen overstiger at prøven er ødelagt. På den annen side absorberer duktile materialer mer energi før de går i stykker, fordi de har en omfattende plastsone.

Figur 4. Innsatsdeformasjonskurve for duktile materialer og skjøre materialer. Kilde: Wikimedia Commons.

Spenningstesten er nyttig for å klassifisere materialet, være å foretrekke i henhold til anvendelsen av bruk av duktile materialer, siden de absorberer mer energi og er i stand til å deformere lenge før brudd.

Det må også bemerkes at selv om noen materialer er skjøre i spenning, kan andre anstrengelser motstå bedre, som vi vil se nedenfor.

Respons av forskjellige materialer på spenningstest

-Grått støpejern: skjør i spenning, mer motstandsdyktig i kompresjon.

-Bronse: duktil.

-Betong: skjør avhengig av type blanding, men veldig motstandsdyktig i komprimering. Når det kommer til å bli utsatt for spenning, krever det forsterkning av stålstenger.

-Tre: I følge opprinnelsen er han moderat duktil.

-Stål: Skjør når du har høyt karboninnhold.

-Metakrylat: duktil når du øker temperaturen.

Referanser

1. Øl, f. 2010. Materialmekanikk. McGraw Hill. 5. plass. Utgave.
2. Cavazos, J.L. Materialmekanikk. Gjenopprettet fra: YouTube.com.
3. Hibbeler, R. 2011. Materialmekanikk. Åttende utgave. Pearson.
4. Collins, d. Lineære bevegelsestips. Mekaniske egenskaper ved materialer: stress og belastning. Gjenopprettet fra: linearmotionips.com.
5. Valera Negrete, J. 2005. Generelle fysikknotater. Unam.
6. Wikipedia. Trekkraft. Gjenopprettet fra: er.Wikipedia.org.