Mekaaninen testi

Mekaaniset testit ovat kokeita, joiden tarkoituksena on kuvata käyttäytymistä lait ja materiaalien ( mekaniikka ). Konstitutiivinen laki muodostaa suhde jännitykset (paine = voima / pinta) ja kannat ( dimensioton yksikkö venymä ). Muodonmuutosta ei pidä sekoittaa siirtymiseen tai laajenemiseen.

Osan muodonmuutos riippuu kuitenkin osan geometriasta ja tavasta, jolla ulkoiset voimat kohdistuvat tähän osaan. Siksi on tarpeen standardoida testit. Standardit määrittävät täten:

testattavan testikappaleen muoto, johon viitataan tavallisena testikappaleena ;
kuinka voimia kohdistetaan testikappaleeseen, tätä kutsutaan standardoiduksi testiksi .

Kovuus

Typologia

Mineraalit: Mohsin asteikko .
Metallit: Vickers-kovuus (HV), Brinell-kovuus (HB) ja Rockwell-kovuus (HR).
Elastomeeri, muovi, nahka, puu: Maankovuus .

Katso myös sitkeys .

Standardit

Kansainvälinen (ISO) ja Eurooppalainen (CEN)
- EN ISO 2039-2: Muovit - Kovuuden määrittäminen - Osa 2: Rockwell-kovuus.
- EN ISO 6506-1: Metallimateriaalit: Brinellin kovuustesti - Osa 1: testimenetelmä.
- EN ISO 6507-1: Metallimateriaalit - Vickers-kovuuskoe - Osa 1: Testimenetelmä.
- EN ISO 6508-1: Metallimateriaalit: Rockwellin kovuustesti - Osa 1: testimenetelmä (asteikot A, B, C, D, E, F, G, H, K, N, T).
amerikkalainen
- ASTM E10: Vakiomenetelmä metallimateriaalien Brinell-kovuudelle .
- ASTM E18: Standardimenetelmät metallimateriaalien kovuuskovuudelle ja pinnankovuudelle .
- ASTM E140: Standardikovuuden muuntotaulukot metallille .

Yksiaksiaalinen pito

Periaate

Testikappaletta pidetään kahdessa pisteessä (kiinnittimellä tai koukulla), jotka on kytketty köysiin. Testikappale venytetään sitten vakionopeudella ja tarvittava vetovoima merkitään venymän funktiona. Nämä testit mahdollistavat ns. Vetokäyrän piirtämisen, josta voidaan päätellä seuraavat ominaisuudet:

joustava kanta funktiona kohdistetun voiman, josta voidaan päätellä, tietäen mitat Testikappaleen Youngin moduuli ;
tavanomainen kimmoraja usein huomattava R e , tai 0,2% kimmoraja, R e0.2 ;
plastisen muodonmuutoksen ;
vetolujuuden tai rikkomatta stressi usein merkitään R m , joka on suurin jännitys saavutti testien aikana. Katso Vetolujuus ;
murtovenymä huomattava A ja ilmaistaan%, joka vastaa muodonmuutos hyödyllisiä vyöhykkeen saavutettu tauon aikana;
necking murtuessa merkitty Z ja ilmaistaan%, joka vastaa alueen vähentäminen muodonmuutoksen sijaintialueen ( necking ) puhkeamisen jälkeen.

Saksassa vuonna 2013 ilmestyneenä nykyaikaisena vetolujuustestauksena on käyttää keskipakovoimaa kokoonpanoon vetojännityksen aikaansaamiseksi. Kun kokoonpanon tai sidoksen vetolujuuden raja-arvo (ilmaistuna MPa: na tai N: na) on yhtä suuri kuin käytetty keskipakovoima, näiden murtuminen syntyy ja murtumisraja kirjataan. Etu koostuu paristokokeiden suorittamisesta useille näytteille, joille testin aikana kohdistuu täysin identtinen rasitus.

Materiaalista, lämpötilasta ja venymisnopeudesta riippuen käyrällä voi olla erilainen muoto:

Taottavan materiaalin vetokäyrä, jolla on takaisku:
R-jännitys,
F-voima,
Rm-maksimijännitys ennen murtumaa,
Re-näennäinen elastinen raja,
e suhteellinen venymä, yleensä . $\ epsilon$
Perinteinen testi. Kun näennäistä kimmorajaa ei ole mahdollista määrittää, määritellään tavanomainen raja Rp0.2, joka vastaa suhteellista venymää e = 0,2%.

Nimelliset tai näennäiset ominaisuudet

Saanto : . ${\ displaystyle R _ {\ rm {e}} = {\ frac {F _ {\ rm {e}}} {S_ {0}}}}$
Vetolujuus: . ${\ displaystyle R _ {\ rm {m}} = {\ frac {F _ {\ rm {m}}} {S_ {0}}}}$
Murtovenymä : . ${\ displaystyle A \% = 100 \ cdot {\ frac {L _ {\ rm {f}} - L _ {\ rm {o}}} {L _ {\ rm {o}}}}}$

Tässä ilmaisu, ja ovat vastaavasti ensimmäinen ja viimeinen pituudet murtumisen jälkeen. ${\ displaystyle L _ {\ rm {o}}}$ ${\ displaystyle L _ {\ rm {f}}}$

Kaula tauolla . ${\ displaystyle Z \% = 100 \ cdot {\ frac {S _ {\ rm {o}} - S _ {\ rm {f}}} {S _ {\ rm {o}}}}}$

Tässä lausekkeessa, ja ovat vastaavasti ensimmäinen ja viimeinen osa rikkoutumisen jälkeen. ${\ displaystyle S _ {\ rm {o}}}$ ${\ displaystyle S _ {\ rm {f}}}$

Youngin moduuli , jota edustaa kulmakerroin käyrän lineaarisen osan: . ${\ displaystyle E = {\ frac {\ rm {d \ sigma}} {\ rm {d \ epsilon}}}}$
Poissonin suhde : ${\ displaystyle \ nu = {\ frac {\ vasen (d _ {\ rm {o}} - d \ oikea) / d _ {\ rm {o}}} {\ vasen (LL _ {\ rm {o} } \ oikea) / L _ {\ rm {o}}}}}$

missä ja ovat vastaavasti alkuperäiset ja kuormitetut halkaisijat sekä alku- ja kuormituspituudet. on määritelty elastisessa domeenissa. ${\ displaystyle d _ {\ rm {o}}}$ $d$ ${\ displaystyle L _ {\ rm {o}}}$ $L$ $\alasti$

Yllä olevia arvoja kutsutaan näennäisiksi tai tavanomaisiksi (englanniksi insinöörimuodoksi ja tekniseksi stressiksi ), koska ne viittaavat testikappaleen alkuosaan. Lasketaan myös niin sanotut tosi- tai rationaaliarvot ( todellinen kanta ja todellinen jännitys ) perustuen tarkasteltavalla venymällä tosiasiallisesti mitattuihin osiin. Näistä todellisista arvoista piirretään niin kutsuttu rationaalinen vetokäyrä. Tämä käyrä korostaa kovettumisen ilmiötä .

Standardit

Ranska ( AFNOR )
- NF B51-010: Puu - vetokoe kohtisuorassa kuituihin nähden.
- NF B51-017: Puu - Kuitujen suuntainen jännitys - Vetolujuuden määrittäminen jännityksessä pienten virheettömien näytteiden rakeiden kanssa.
- NF B51-018: Puu - Kuitujen suuntainen pito - Pienien virheettömien näytteiden rakeiden suuntaisen vetomoottorin moduulin määrittäminen.
Eurooppalaiset ( CEN )
- EN 10002-1: Metallimateriaalit - Vetotesti - Osa 1: testausmenetelmä ympäristön lämpötilassa (korvattu standardilla EN ISO 6892-1).
- EN 10002-5: Metallimateriaalit - Vetotesti - Osa 5: Testimenetelmä korotetussa lämpötilassa.
Kansainvälinen ( ISO )
- ISO 6892-1: Metallimateriaalit - vetokoe huoneenlämmössä.
- ISO 10618: Hiilikuidut - Hartsi-kyllästettyjen lankojen vetolujuuksien määrittäminen.
- ISO 527-1: Muovit - vetolujuuden määrittäminen.
Amerikkalainen ( ASTM )
- ASTM E8: Vakiotestimenetelmät metallimateriaalien jännitystestausta varten (on metrinen versio ASTM E8M -standardi).
- ASTM E21: Vakiomenetelmät metallimateriaalin korotetuissa lämpötiloissa .
- ASTM D143: Vakiotestimenetelmät pienille kirkkaille puunäytteille .

Yksiaksiaalinen puristus

Testikappale asetetaan kahden levyn väliin. Testi koostuu tämän testikappaleen puristamisesta usein murtovoiman tutkimiseksi. Jos materiaali on sitkeää, tätä vikaa ei tapahdu.

Tapauksessa kiviä , testi on standardoitu arvioida suorituskykyä kiviaineksia tapauksessa kalliorakenteet, toimittamisesta riprap aineiden tai hyödyntämiseen rakeisen materiaalin talletukset. Ohut näytteet "2" puristetaan pystysuoraan kohdistamalla kasvava voima näytteeseen. Testikappaleet ovat sylinterimäisiä.

Standardit

Ranska ( AFNOR )
- NF B51-007: Puu - aksiaalinen puristustesti.
Amerikkalainen ( ASTM )
- ASTM D143: Vakiotestimenetelmät pienille kirkkaille puunäytteille .
- ASTM E9: Standardimenetelmät metallimateriaalien puristustestaukseen huoneenlämpötilassa
Kansainvälinen ( ISO )
- ISO 604: Muovit - Puristusominaisuuksien määrittäminen

Kuuma isostaattinen puristus

Kuuma-isostaattinen puristus koostuu konsolidointimateriaaleista korkeiden lämpötilojen ja korkeiden paineiden yhteisvaikutuksessa. Tämä prosessi parantaa metalliosien mekaanisia ominaisuuksia (iskunkestävyys, väsymiskestävyys, sitkeys).

Leikkaus

Leikkaustesti koostuu kahden vastakkaisen voiman kohdistamisesta testikappaleeseen poikkileikkaustasossa.

Määritelmän mukaan järjestelmä altistuu leikkaukselle, kun hallitsevat jännitykset johtuvat leikkausvoimasta.

Joustavuus

Taivutustestaus on voiman kohdistaminen palkkiin materiaalin murtolujuuden mittaamiseksi. Taivutuksia on kahta tyyppiä: kolmipistetaivutus ja nelipistetaivutus.

Materiaalin taivutuslujuus, pääasiassa palkin muodossa , voidaan mitata koneella erityyppisillä kuormilla. Venymä- ja jännitysmittaukset tehdään venymämittareista ja näytetään mittapenkillä.

Vääntö

Vääntö testi koostuu korostaa palkki, jossa on kaksi paria vastakkaisia hetkiä toimii tasoilla akselin suuntaisesti palkin.

Kestävyys

Iskutesti täydentää vetokoketta. Tähän sisältyy lovetun näytteen rikkominen yhdellä iskulla tämän repeämisen aikaansaamiseksi tarvittavan energian mittaamiseksi. Tämä testi suoritetaan heilurimännällä (esimerkki: Charpyn heilurimäntä ).

Typologia

Standardit

amerikkalainen
- ASTM E23: Vakiotestimenetelmät metallimateriaalien lovitettujen iskujen testaamiseksi .
Eurooppalaiset:
- EN 10045-1: Metallimateriaalit - Iskutaipumiskoe Charpy-näytteessä - Osa 1: testimenetelmä.
- EN 10045-2: Metallimateriaalit - Iskutaipumiskoe Charpy-näytteessä - Osa 2: Testikoneen (heilurimännän) todentaminen.

Väsynyt

Väsymys testi on soveltaa osaan vuorotellen vaihtelevan kuormituksen (keskiarvo levitetyn jännitykset on nolla) tai toistuva (keskiarvo levitetyn jännityksiä ei ole nolla). Hän yrittää toistaa huoneen toimintaolosuhteet mahdollisimman hyvin.

Väsymishäiriö liittyy ensisijaisesti kuormituksen kokonaismäärään eikä käyttöaikaan tai osan ikään. Väsymyksen epäonnistuminen ei anna mitään etukäteen merkkejä ennen murtumista, minkä vuoksi se voi usein yllättää kokeilijan.

Sisennys

Syvennystesti koostuu kuormituksen kohdistamisesta määrätyissä olosuhteissa materiaalin pinnalle käyttäen sisennystä tai sisennystä. Testin jälkeen, kun materiaali on epämuodostunut, havaitaan syvennys, joka voidaan mitata. Testiolosuhteet: sisennyksen geometria, voima, kesto kuvaavat testiä.

Katso myös

Bibliografia

Jean Perdijon, Matériaux sous -valvonta , Cachan, Editions Lavoisier, 2021.

Aiheeseen liittyvät artikkelit

Viitteet

(vuonna) U. Beck , " Optisten pinnoitteiden kvantitatiivinen tarttumistestaus keskipakotekniikan klustereilla " , Surface and Coatings Technology , Voi. 205, lisäys 2,25. heinäkuuta 2011, S182 - S186 ( lue verkossa )
Vakio NF P 94-420: "Kivet - yksiaksiaalisen puristuslujuuden määrittäminen", 12-2000
" Wikigeotech: Uniaxial rock compression " , Wikigeotech-verkkosivustolla,18. kesäkuuta 2014(katsottu 18. kesäkuuta 2014 )
Ala ZOUAGHI, 316L ruostumattoman teräksen kuuman isostaattisen tiivistymisen tutkimus: numeerinen mallinnus mesoskooppisessa mittakaavassa ja kokeellinen karakterisointi. , Tohtorikoulu n: o 364: Fundamental and Applied Sciences-ParisTech,28. tammikuuta 2013( lue verkossa )
Daniel Chateigner, " Materiaalien kestävyys ", IUT-fyysiset mittaukset, Caenin yliopisto, Basse-Normandie, CRISMAT-ENSICAEN-laboratorio ,16. toukokuuta 2012
" Odontologiassa käytettyjen biomateriaalien mekaaniset ominaisuudet ", Digitaalinen frankofonilainen hammaslääketieteellinen yliopisto ,1. st kesäkuu 2010
" Materiaalinkestävyyskurssi " , osoitteessa http://www.technologuepro.com/ , 2012-2013