Glavna mehanička svojstva materijala i njihova uporaba

Poznavanje mehaničkih i fizičkih svojstava materijala nužno je za sve one koji, kao dio svoje službe, moraju odabrati optimalne sirovine za proizvodnju određenog objekta. Informacije iz ovog područja - područje interesa istraživača, fizičara i kemičara, predstavnika znanstvenih zajednica drugih disciplina. Razumijevanje prirode, obilježja materijala oko nas daje osobama sposobnost stvaranja, stvaranja novih dizajna, jedinstvenih po svojoj složenosti i trajnosti.

Opće informacije

Određivanje mehaničkih svojstava materijala uključuje utvrđivanje sposobnosti da se odupre opterećenjima, naporima koji potencijalno mogu promijeniti oblik materijala, uništavajući ga. Najčešće u praksi razmatraju takva opterećenja koja se primjenjuju na one materijale koji su uključeni u radni proces projektiranja kapitalnih objekata. Građevinske konstrukcije prisiljene su odoljeti brojnim značajnim opterećenjima, podijeljena u dvije velike skupine - dinamika, statika.

Analizirajući mehanička svojstva konstrukcijskih materijala, potrebno je uzeti u obzir da opterećenje iz kategorije statike ne izaziva stvaranje inercijske sile. Tipičan primjer života su snježne mase koje se nakupljaju na krovu zgrade. No, dinamika - to je brz utjecaj, često - samo jedan trenutak, za koji postoji povećanje do maksimuma. Proces je popraćen pojavom inercijskih sila koje djeluju na objekt. Često pronađeni u stvarnosti, poznati primjer ove vrste tereta je vlak koji prolazi kroz most i djeluje na potporne grede konstrukcije.

O čemu govorimo?

Poznat je širok raspon mehaničkih svojstava materijala: čvrstoća, tendencija istrošenosti, mekša i deformacija. Vrlo važna značajka je tvrdoća sirovine. Sveobuhvatnom analizom svih parametara određene tvari moguće je donijeti odluku o njezinoj primjenjivosti na određeni zadatak. Trenutno u našoj državi postoje posebni standardi i zahtjevi koji reguliraju minimalne kvantitativne pokazatelje za sve važne parametre kako bi sirovine postale primjenjive za određeni zadatak (npr. Izgradnja zidova stambene zgrade).

Steady Tin Soldier

U praksi, upotreba mehaničkih svojstava materijala posebno je važna na području stvaranja konstrukcija koje koriste ljudi, kao što su transport, stanovanje, industrijski i drugi objekti, strojevi i drugi mehanizmi. Važno je da ovi predmeti zadrže svoj izvorni oblik. U isto vrijeme, takvi materijali su također korisni, koji mogu varirati u volumenu, obliku, pod utjecajem kontroliranih faktora. Da bi se ocijenila kakvoća nekog materijala u ovom aspektu, otkrivena je kvantitativna značajka deformabilnosti - takav parametar koji odražava koliko su oblik i volumen korigirani u prisutnosti opterećenja. Uobičajeno je govoriti o apsolutnim, relativnim pokazateljima.

Apsolutna deformacija je kvantitativni odraz promjena u dimenzijama kada se pojavi opterećenje. Parametar je opisan linearnim jedinicama. Ovo mehaničko svojstvo je u velikoj mjeri povezano sa sastavom materijala. Relativno - postotna vrijednost koja odražava koliko se volumen istraživanog objekta promijenio u odnosu na početni kada je primijenjena sila.

Mnoge opcije

Proučavajući mehanička i tehnološka svojstva materijala, posebna se pozornost posvećuje činjenici da unutar iste kategorije opterećenja i parametra odgovornog za njihov otpor postoji mnogo podvrsta. Primjerice, kada govorimo o deformaciji, za punopravno proučavanje uzorka potrebno je pažljivo procijeniti sposobnost čvrste percepcije kompresije, savijanja, torzije, istezanja, smicanja. Na primjer, ako je potrebno ispitati beton, armirani beton, onda se posebna pažnja posvećuje istezanju, stiskanju, savijanju - objekti će se sudariti s takvim vanjskim naporima tijekom ugradnje objekta i njegovog naknadnog rada.

Postoje elastične, plastične deformacije, koje se aktiviraju vanjskim opterećenjima. Prvi nestaju čim izvor napora nestane, a drugi ostanu dugo vremena. Često se naziva rezidual. Za kvantificiranje mehaničkih svojstava i mehaničkih svojstava materijala, uključujući i deformabilnost, potrebno je prvo analizirati preostale deformacije. Predmet se istražuje u drugom uništenju. U praksi, to je često slučaj kada se proučavaju uzorci čelika koji se koriste kao ojačanje. U vrijeme uništenja objekta otkrijte koliko je preostalo izduženje. To omogućuje da se određeni uzorak klasificira kao plastična skupina ili da se to nazove krhkom. Prve one u trenutku kada se sruše akumuliraju impresivne preostale deformirajuće promjene, koje se u ovom svojstvu ne razlikuju. Bakar se razlikuje u plastičnosti, mekim tipovima čelika, ali krhkima - kamenje, lijevano željezo.

O snazi

Od svih osnovnih mehaničkih svojstava materijala, posebna pažnja se uvijek posvećuje tome. Analiza objekta također se provodi u pogledu sposobnosti da se odupre opterećenjima kao što su dinamika, statika. Ako se primijeni statička sila, u materijalu nastaje unutarnje naprezanje. Snaga pokazuje koliko se vrijednosti mijenjaju ako se podesi stanje opterećenja. Procijenite promjene koje se promatraju u odnosu na elastičnost, postoje li deformacije, je li uzorak uništen.

Naprezanje u analizi osnovnih mehaničkih svojstava materijala uobičajeno se smatra takvim parametrom koji opisuje silu unutar ispitnog objekta, izazvanu opterećenjem izvana. Parametar se izračunava u odnosu na jedinicu površine. Za određivanje točnih vrijednosti potrebno je izvršiti izračune u odnosu na dio. Parametri u koje tijelo prelazi u novo stanje nazivaju se naprezanjima, koji opisuju snagu i snagu tečenja.

Neke značajke testiranja

Da bi se točno odredile kemijske i mehaničke osobine materijala, potrebno je uzeti prototipove i ispitati njihove reakcije na uporabu različitih opterećenja, vanjskih čimbenika, spojeva. Procesi koji se odvijaju s objektom pažljivo se bilježe. Da bi proizvod bio primjenjiv u pogonu, mora pokazivati ​​parametre koji odgovaraju standardima uvedenim u zemlji. Uvjeti za čvrstoću, otpornost na deformacije, agresivne medije i druge čimbenike sistematizirani su u tablice propisane za različite materijale i kategorije materijala. Da biste odredili standarde za određeni objekt, trebali biste za njega koristiti trenutno izdanje GOST-a.

Kao dio ispitivanja, uzorci se pune. Ako je potrebno istražiti, na primjer, čvrstoću, koristiti specijalizirane preše - mehaničke ili hidrauličke. Možete koristiti strojeve koji mogu savijati uzorke. Oni postavljaju određeno ograničenje opterećenja i procjenjuju rezultat njegove primjene, popravljaju ga u službenom redoslijedu, uspoređuju ga s referentnim ponašanjem. U nekim slučajevima trebate također koristiti posebne formule za izračunavanje složenih deformacija određene tvari.

Izračunajte, usporedite, analizirajte

Da bi se otkrio utjecaj mehaničkih svojstava na materijal i inverzni odnos, potrebno je provjeriti kako ispitni objekt reagira na različite vanjske čimbenike. Da bi se to postiglo, sve informacije identificirane tijekom eksperimenata zabilježene su u tablici i korištene kao osnova za izradu dijagrama. Grafovi odražavaju naprezanje, snagu, sposobnost smanjivanja, rastezanje. Parametri čvrstoće omogućuju procjenu fizičkih svojstava ispitivanih sirovina i utvrđivanje normativnih otpora - osnovnih parametara koji se zatim koriste u izgradnji složenih objekata.

Najlakši način za procjenu fizičkih i mehaničkih svojstava materijala, ako oni pripadaju broju homogenih. Da bismo utvrdili standarde otpora, uzimamo fizikalne veličine koje su standardne za određenu sirovinu i postavljamo na saveznoj razini primjenjivim standardima. Na temelju usklađenosti dobivene tijekom testiranja pokazatelja i verificirane u mjeriteljskom, materijalnom znanstvenom nadzoru, možemo govoriti o primjenjivosti predmeta za rješavanje problema. Ako proizvod nije ujednačen, treba imati na umu da je čvrstoća često niža od razine koja se pretpostavlja ili određuje tijekom ispitivanja. Prilikom izrade plana važno je postaviti granicu sigurnosti s obzirom na otpornost sirovina.

Pozornost na sve pojedinosti

Ocjenjujući fizikalno-mehanička svojstva materijala za naknadno stvaranje važnih, velikih objekata koji se suočavaju s tim opterećenjima, treba imati na umu da radni uvjeti imaju jak utjecaj na razinu kvalitete proizvoda u cjelini i tvari iz koje se proizvodi. Prilikom utvrđivanja izračunatih značajki nije uvijek moguće uzeti u obzir sve one uvjete koji će nepovoljno utjecati na objekt tijekom njegove uporabe u praksi. Da proizvod ne bi razočarao korisnika, već bi se u fazi procjene materijala izračunao koeficijent radnih uvjeta koji može smanjiti parametre otpora.

Često se dizajneri suočavaju sa složenom situacijom neizvjesnosti, kada nije jasno kako će se, na primjer, mehanička svojstva građevinskog materijala mijenjati pod utjecajem vanjskih opterećenja, jer ne postoji egzaktna predodžba o pravom radu. To nameće određena ograničenja na točnost izračuna. Da bi se osigurala dostatna razina izvedbe, treba uzeti u obzir faktor sigurnosti. Ovaj parametar odražava opseg smanjenja otpornosti na projektiranje u odnosu na početno izvedenu razinu.

Udarna čvrstoća

To je takva mehanička svojstva materijala (konstrukcija, metali, konstrukcijski i razni drugi), što pokazuje koliki bi trebao biti rad, dopuštajući da se uništi uzorak odabran za pokuse. Parametar se može izračunati za svaku volumensku jedinicu ispitnog objekta. Za iskustvo, potrebno je imati izvorni materijal i standardno opterećenje na njega. Da bi ispitivanja bila sustavna i točna, mora se koristiti opterećenje iste mase. Prvo, baca se s male visine, postupno povećavajući i povećavajući početnu točku leta. Interval - centimetar. Ispitivanje se provodi sve dok se uzorak ne uništi pod utjecajem dinamičkog opterećenja. Parametar otkriven tijekom takvog istraživanja smatra se uvjetnim vrijednostima, centimetara, što se pokazalo dovoljnim da uništi objekt ispuštanjem predmeta na njega.

trošenje

Ovo mehaničko svojstvo materijala je posebno važno u odnosu na sirovine uključene u proizvodnju predmeta koji su izloženi abrazivnom opterećenju tijekom rada. Na primjer, beton, klinker i kamen koji se koriste u stvaranju autocesta, aerodroma, hidrauličkih struktura, podova, nogostupa i stepenica sudaraju se s njima.

Najčešće je u praksi potrebno izračunati abradabilnost betona od mehaničkih svojstava materijala - možda najčešća sirovina za stvaranje kapitalnih struktura. Potrebno je usredotočiti se na GOST 13087-81. Za pokuse se uzimaju kubični uzorci, čija je dužina ruba točno 7,07 cm, au nekim slučajevima optimalni izbor cilindra sličnog promjera. Mjeri se ispitni volumen, detektira se masa, postavlja se na krug od lijevanog željeza, posipan abrazivnim tvarima. Opterećenje se vrši unutar 0,06 MPa, nakon čega se krug počinje okretati. 110 okreta - korak koji vam omogućuje da rotirate ispitni volumen pod pravim kutom. 440 obrtaja omogućuje povratak u početni položaj. Time se dovršava primarni ciklus, uklanja uzorak iz instalacije i mjeri ga. Oni otkrivaju koliko su se masa i visina objekta promijenili. Ovi parametri će pokazati koliko dobro se sirovina odupire abrazijskim opterećenjima.

Razmyagchaemost

Ovo mehaničko svojstvo materijala, također poznato kao otpornost na vodu, odražava stupanj u kojem se snaga mijenja nakon vlaženja ispitivanog objekta. Usporedba je napravljena sa suhim predmetom. Poznato je da obično materijali, apsorbirajući vodu, postaju manje izdržljivi, budući da se čvrste komponente mogu otopiti, glinasto-nabubri. Mjesta gdje kristali rastu zajedno mogu biti pod utjecajem vlage zbog otapanja jedne od komponenti koje su manje otporne na tekućinu. Sloj vode zahvaća objekt, ako leži izravno na površini.

Otpornost na vodu u odnosu na kamenje je mehaničko svojstvo materijala, koje se ocjenjuje na posebnoj skali. Koeficijenti se otkrivaju prilično jednostavnom formulom: pronalaze kako je čvrstoća suhog i vlažnog materijala međusobno povezana. Prije provođenja istraživanja, suhi uzorak, za koji su već dobiveni parametri, stavlja se u tekućinu dva dana. Nakon toga možete početi izravno komprimirati.

O brojevima

Ako se neki materijal uopće ne otopi u tekućini, navedeni koeficijent za njega je jedan. Ove kvalitete su čelik i staklo, kao i nekoliko podvrsta granitnog kamena. Ali neke su uništene samo zasićenjem vodom. Klasični predstavnik takve grupe je kreda.

Ako je navedeni koeficijent 0,7 ili manji, sirovina se ne može koristiti za stvaranje struktura koje su potencijalno u kontaktu s vodom. Na primjer, ako trebate izgraditi temelj za zgradu u vlažnoj klimi, s visokom razinom vlage u tlu, takav materijal apsolutno nije prikladan. Ako je poznato da će tijekom rada objekt biti u stalnom kontaktu s vodom, u okviru testa, odmah se testira u stanju zasićenom vodom kako se ne bi precijenila njegova snaga.

Vage i mase

Za ispravnu i potpunu procjenu mehaničkih svojstava potrebno je utvrditi koji su volumetrijski, specifična težina uzorak. Pod specifičnom težinom podrazumijeva se takva težina dane jedinice koja se izračunava u idealnom gustom stanju. Za mjerenje parametra korištenjem omjera grama do centimetara u kocki. Standard za čelik - 7,85, za drvo svih vrsta - 1,53, a za kamen - do 3,3.

Volumetric (Volumetrijsko) - to je težina koja opisuje parametar volumetrijske jedinice u normalnom, prirodnom stanju. Karakteristika se koristi pri izračunavanju strukturnih značajki planiranog objekta, kao i odabiru vozila s prikladnom nosivošću. Za opisivanje volumetrijske težine koristi se omjer kilograma prema metrima u kocki.

Pore ​​i voda

Važna značajka materijala je poroznost. Ova mehanička svojstva pokazuju koliko je volumena pora u materijalu prikazano. Parametar se odražava u postocima. Ukupna gustoća i poroznost daju 100% volumena objekta.

Jednako je važna i sposobnost uzorka da apsorbira i propušta vodu. Procjenjujući koliko predmet apsorbira vlagu, zadržava je u svom volumenu, otkriva se postotak težine prije kontakta s tekućinom i nakon nje. Također je moguće otkriti kako se apsorbira volumen i ukupna karakteristika uzorka koreliraju. Međutim, propusnost se obično shvaća kao sposobnost provođenja tekućine u prisutnosti pritiska. Ova vrijednost određena je strukturom tvari, gustoćom, značajkama toka vode. Za procjenu vrijednosti izračunava se koliko tekućine prolazi kroz kvadratni centimetar površine. Ispitivanja se provode na unaprijed određenoj i točno izmjerenoj standardnoj tekućoj glavi. Apsolutno nepropusna za vodeno staklo, čelik.

Je li toplo ili hladno?

Među ostalim mehaničkim svojstvima, otpornost na smrzavanje nije posljednja. Ovaj parametar pokazuje kako negativne temperature utječu na objekt. Za ispitivanje, uzorci se najprije zasiti tekućinom, nakon čega se organiziraju nekoliko ciklusa odmrzavanja i zamrzavanja. Izračunajte koliko je ciklusa potrebno za smanjenje trajnosti, pojavljuju se vanjski znakovi deformacije, uništavanje.

Broj ciklusa omogućuje procjenu parametara materijala, uzimajući u obzir općeprihvaćenu mjeru otpornosti na smrzavanje. Važno je obratiti pozornost na klimatske uvjete u kojima će se stvarni objekt zamrznuti, klasa struktura i struktura. Normalno, vrijednost Mrz varira od 5 do 200.

Toplije toplije

Bilo koji materijal ima svojstvo toplinske vodljivosti. U fizici, izraz se koristi za označavanje sposobnosti prijenosa topline, uzrokovane razlikom u razini zagrijavanja medija između različitih površina objekta. Što je veća vlažnost i gustoća, to će biti veća kvaliteta provođenja topline. Za izračun pokazatelja koristite posebnu formulu.

Jednako važan parametar je toplinski kapacitet, koji opisuje koliko energije određeni uzorak može apsorbirati ako se toplina prenese na nju. Fizičari su izmislili posebnu formulu za njezin izračun, a sam parametar je nazvan koeficijent specifičnog toplinskog kapaciteta.

Postoji li svjetlo?

Različiti materijali opisani su različitim sposobnostima kolapsa pod utjecajem vrlo visokih temperatura i brzog hlađenja vodom (npr. Pri gašenju požara). Neke su vatrootporne, druge je teško zapaliti, a sve ostale pripadaju kategoriji zapaljivih. Opisani prvi razred nije sposoban za paljenje, ogorčavanje, čak i tinjajuće ne počinje, ali sve je to svojstveno drugom, iako procesi nastavljaju s velikim naporom. Konačno, zapaljivi materijali koji se lako mogu zapaliti, imaju tendenciju tinjanja, a ako se ukloni izvor požara, oni će nastaviti gorjeti.

Blizu opisanog parametra - otpornost. To je karakteristika koja opisuje koliko se efektivno objekt može pod utjecajem zagrijavanja do 1580 stupnjeva ili više (prema ljestvici Celzijusa) ne rastopiti, ne izgorjeti, oduprijeti se negativnom utjecaju okolnih čimbenika.