Materiaalin muodonmuutos

Materiaalien muodonmuutos on tiede, joka kuvaa tapaa, jolla tietty materiaali reagoi mekaanisen rasituksen alaisena . Tämä käsite on välttämätön suunnittelussa (osan kyky suorittaa tehtävänsä), valmistuksessa (osan muotoilu) ja mekaanisessa mitoituksessa (laitteen turvamarginaalin laskeminen repeämisen välttämiseksi).

Kappaleen kyky muodostaa ja vastustaa voimia riippuu kolmesta parametrista:

huoneen muoto;
materiaalin luonne;
valmistusprosessit: lämpökäsittely, pintakäsittely jne.

Kappaleen muodon vaikutusta tutkitaan jatkuvan väliaineen mekaniikassa (CMM). Materiaalin vaikutus kuvataan tässä hyvin lyhyesti.

Karakterisointi

Materiaalille on mekaanisesti ominaista seitsemän tunnistettavissa olevaa ja mitattavaa ominaisuutta. Jokainen näistä ominaisuuksista on standardoitujen ja hyvin määriteltyjen testien tai mittausten kohteena.

Joustavuus : materiaalin kyky deformoitua elastisesti ja palautuvasti.

Piirrämme koeputkeen ; ja jännitys / venymä - karakterisointisuhde mitataan: nuori

E-

moduuli ilmaistuna gigapascaleina (GPa).

Lujuus : materiaalin kyky vastustaa rikkoutumista .

Vedämme koeputkea, kunnes se rikkoutuu. Karakterisointi: Mekaaninen resistanssi havaittu

R m

, havaittu elastinen vastus

R e

ilmaistuna megapascaleina (MPa).

Sitkeys : materiaalin kyky deformoitua plastisesti , peruuttamattomasti.

Yksi vetää koeputken plastisuusrajan sisällä ja toinen mittaa venymää - luonnehdinta: Venymä tai kiristys prosentteina.

Sitkeys : kyky vastustaa halkeamien leviämistä.

Kovuus : Materiaalin kyky vastustaa tunkeutumista.

Läpiviennin (pallo, timantti, kärki jne.) Tunkeutuminen mitataan tietylle voimalle - Ominaisuus: Mittaus erityisyksiköissä: Vickersin , Brinellin , Rockwellin kovuus suoritetun testin tyypistä riippuen.

Resilienssi : materiaalin kyky vastustaa iskuja.

Mitataan kineettinen energia, joka tarvitaan koeputken rikkomiseksi Charpy-lampaan kanssa . Karakterisointi: havaittu

KV

Se ilmaistaan J cm 2: na .

Väsymiskestävyys kyky materiaalista kestämään paljon rasituksia.

Testinäytteelle suoritetaan vuorotteleva veto- / puristussykli repeytymiseen saakka - karakterisointi: Syklin / mekaanisen kestävyyden yksikkö prosentteina ilmaistuna.

Anisotropia

Tapauksessa anisotrooppisen materiaalien , kuten puun, betonin, kiteet, tai jopa metalleja (elastinen raja), suuntaan materiaali on myös määritettävä suhteessa jännitykset testi: kuitujen suuntaan nähden, silitysrauta, laminointi ...

Mekaanisten ominaisuuksien suhde

Näiden eri ominaisuuksien välillä ei välttämättä ole korrelaatiota, esimerkiksi:

alumiini on pienempi Youngin moduuli kuin valettu (se muotoutuu enemmän, sillä samaa vaivaa), mutta korkeampi joustavuus (se on iskunkestävä);
jousi teräs on pieni Youngin moduuli (se muuttaa muotoaan paljon pieniä voimia), mutta on vastus vastaa lejeeringin terästä;
lasi on suuri kovuus mutta hyvin alhainen sietokyvyn (on vaikea naarmuttaa lasia, mutta se rikkoo helposti). Puu on alhainen kovuus, mutta suurempi joustavuus (se naarmuuntuu helposti, mutta se on vaikeampi tauko).

Jotkut materiaalit ovat "hyviä" melkein kaikkialla, esimerkiksi erittäin luja seosteräs. Ainoa puute on, että se ei ole kovin sitkeä (se ei deformoidu kylmänä); sen muokkaaminen vaatii monimutkaisia taontaoperaatioita. Jotkut materiaalit ovat "huonoja" melkein kaikkialla, esimerkiksi muovailuvaha. Ainoa laatu, se on sitkeää: voit venyttää sitä helposti ja antaa sille halutun muodon.

Muilla materiaaleilla on merkittävä anisotropia, joten puu kestää paremmin jännitystä kuin puristus; päinvastoin, betoni toimii hyvin puristuksessa, mutta erittäin heikosti pidossa, kun sitä ei ole vahvistettu. Metallit ovat yleensä isotrooppisia: ne reagoivat samalla tavalla kaikissa kolmessa avaruuden suunnassa.

Katso myös

Aiheeseen liittyvät artikkelit

Ulkoiset linkit

Taivutus (venytys) lämpötilat monien muovien kuormituksessa