Испытания на растяжение и основные характеристики
Механических свойств
Механические испытания при кратковременных испытаниях применяются для оценки прочности деталей и конструкций, подвергающихся быстро нарастающим нагрузкам, и для определения механических свойств пластически деформируемых металлов и сплавов при статическом нагружении. Как правило, основные испытания материалов проводят в соответствии с ГОСТами, которые устанавливают методы испытаний, порядок отбора проб для испытания, определяемые механические характеристики, требования к используемому оборудованию, типы и размеры испытываемых образцов и последовательность их нагружения, порядок обработки результатов испытания и оценки достоверности полученных результатов.
Статическое испытание на растяжение – наиболее распространенный метод механических испытаний конструкционных материалов. Это связано с простотой процедуры, наличием большого парка соответствующего оборудования и высокой практической ценностью получаемой при этом информации, используемой для оценки механического поведения материалов при разных видах нагружения. При испытаниях определяют характеристики прочности и характеристики пластичности. Для их получения чаще всего используют универсальные испытательные машины (Рис.11.17), на которых испытывают на растяжение специально изготовленные образцы. Характер испытаний, применяемые образцы и т.д. стандартизированы. Например, испытания на растяжение при комнатной температуре соответствуют требованиям ГОСТ 1497-84 (ИСО 6892-84). Для испытаний при повышенных температурах руководствуются ГОСТ 9651-84 (ИСО 783-89), а при пониженных - ГОСТ 11150-84.
|
|
|
Основные характеристики испытательного оборудования
Механические свойства материалов определяют на испытательных машинах. Чаще всего используют универсальные испытательные машины, основная цель которых - испытания на растяжение. Однако, используя специальные приспособления можно проводить испытания на сжатие и изгиб, а на некоторых и на малоцикловую усталость. Испытаниям могут подвергаться как цилиндрические, так и плоские образцы. Машины могут оснащаться камерами для высокотемпературных и низкотемпературных испытаний. Схемы камер приведены на рис.11.18
а и б соответственно, а их общий вид - на рис. 11.19 и 11.20.
Современные универсальные испытательные машины с электромеханическим приводом представляют собой жесткую раму в виде сварного каркаса с подвижной траверсой, управляемой высокоточным серводвигателем переменного тока (Рис.11.19). На траверсе установлен датчик силы. Перемещение фиксируется датчиком хода траверсы, а при необходимости получения особо точных данных на образец устанавливается тензометр. Электронная система управления позволяет получать в режиме реального времени всю информацию о сопротивлении металла деформированию. Цифровая система регулирования нагрузки, перемещения и деформации выдает информацию о механических характеристиках в соответствии с действующими зарубежными и Российскими стандартами.
|
|
|
Во многих заводских лабораториях и ВУЗах сохранились и применяются испытательные машины типа Р-10 с маятниковым силоизмерителем. Усовершенствованные машины такого типа оснащены электронной системой фиксации диаграмм растяжения и обработки данных. Все эти машины по сравнению с современными машинами рамной конструкции обладают низкой жесткостью. Жесткость испытательной машины является очень важной ее характеристикой.
В процессе нагружения образца на любой испытательной машине деформация образца сопровождается упругой деформацией частей машины (зажимов, станины, силоизмерительного устройства и т.д.). Жесткостью машины Км принято называть отношение величины нагрузки Р к абсолютной суммарной упругой деформации нагруженных частей машины ∆ℓм, т.е. жесткость характеризует изменение упругой деформации с изменением нагрузки. Величину, обратную жесткости, называют податливостью. Чем больше жесткость, тем меньше упругая 
деформация частей машины при данной нагрузке.
|
|
|
Графически жесткость двух различных машин можно представить в координатах нагрузка – деформация в виде двух прямых, наклон которых к оси абсцисс различен (Рис.11.21). Чем больше угол наклона, тем больше жесткость машины. В процессе нагружения при достижении нагрузки Р машина меньшей жесткости К2 (податливая машина) имеет упругую деформацию ∆ℓм2 большую, чем машина большой жесткости К1 (жесткая машина). При этом упругая энергия, накопленная в нагруженных частях податливой машины Аупр = Р∆ℓм2/2, больше, чем в жесткой (Аупр = Р∆ℓм1 /2). В процессе разгрузки при одинаковом уменьшении упругой деформации на величину ∆ℓ' нагрузка в жесткой машине уменьшается в большей степени (на ∆Р1), чем в податливой машине (уменьшается на ∆Р2). При этом в податливой машине сохраняется и больший запас упругой энергии (площадь соответствующих трапеций на рис.11. 21).
В процессе нагружения растягиваемый образец и машину можно рассматривать как две последовательно соединенные пружины разной жесткости. При этом от момента приложения нагрузки до разрушения образца нагруженные части машины деформируются упруго, в то время как в образце при переходе за предел упругости наряду с упругой протекает так же и пластическая деформация.
|
|
|
Характер пластической деформации определяется свойствами исследуемого материала. Для пластичных материалов характерен спад нагрузки за максимумом и появление шейки. Силоизмерительное устройство машины должно зафиксировать этот процесс. Для того, чтобы зафиксировать действительные процессы изменения нагрузки в связи с деформацией материала, машина должна быть достаточно жесткой, а силоизмерительное устройство – малоинерционным, при этом надо учитывать соотношение величин жесткости машины и образца.
Жесткость испытательной машины не оказывает влияния на характеристики, определяемые в упругой области и в области равномерной пластической деформации. Существенное влияние жесткости проявляется в пластической области за максимумом нагрузки: в области зуба и площадки текучести (Рис.11.27), при двойниковании (Рис.11.14) и др. Так, например, на машинах с меньшей жесткостью нагрузка Рк в момент разрыва оказывается завышенной, и соответственно, будет завышено и истинное сопротивление разрыву Ϭк (Рис.11.23).
Дата добавления: 2019-01-14; просмотров: 212; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!