Spanningstest hoe het wordt gedaan, eigenschappen, voorbeelden

A spanningstest Het is een experimentele test die wordt uitgevoerd op een monster van materiaal om te bepalen hoeveel de spanningsinspanningen verzet. Dankzij het kunt u veel van de mechanische eigenschappen van het materiaal kennen en bepalen of het geschikt is voor een bepaald ontwerp.

Het monster is normaal gesproken een cilinder genoemd reageerbuis. Dit wordt onderworpen aan een spanning, bestaande uit het aanbrengen van twee tegengestelde krachten aan de uiteinden die de balk uitrekken en vervormen. Het essay blijft steeds meer inspanningen uitoefenen, totdat het exemplaar eindelijk breekt.

Figuur 1. Spanningstestmachine. Bron: Wikimedia Commons.

Opmerking uit de grootte van de krachten en vervorming die ze in het monster produceren, van kleine krachten die geen permanente vervorming veroorzaken, tot de spanning veroorzaakt door de breuk van het stuk.

Daar eindigt de gegevensverzameling en een inspanningsgrafiek is uitgewerkt, die zal dienen om het gedrag van materialen zoals metalen, keramiek, cement, hout en polymeren te analyseren.

[TOC]

Wat wordt gebruikt voor spanningstestexperiment?

Het experiment wordt gedaan door speciale machines zoals die getoond in figuur 1, die de nodige inspanning bieden om het materiaal te laden en vervolgens te downloaden om de vervorming te evalueren.

Wat het monster betreft, het is een buis met een constante dwarsdoorsnede, op een cilindrische, rechthoekige of vierkante manier, waarvan de afmetingen gestandaardiseerd zijn. De uitersten zijn breder om de onderwerping aan het monster te vergemakkelijken, zoals te zien in figuur 2 links.

De beginlengte l_of Het gekalibreerde gebied op de buis van het monster wordt gemeten en gemarkeerd. Dan wordt het door Jaws vastgehouden aan de testmachine en dit begint.

Figuur 2. Links een stalen buis en rechts hetzelfde exemplaar al gebroken. De spanningstest is een destructieve test. Bron: Wikimedia Commons.

Eigenschappen en gegevens verkregen

De materialen hebben verschillende gedragingen in het gezicht van de spanning, weergegeven in de volgende grafiek waarvoor staal werd gebruikt. De inspanningen die in de verticale as worden toegepast, worden aangegeven door de Griekse letter σ en de eenheidsvervorming in de horizontale as, ε genoemd.

Het kan u van dienst zijn: Rutherford Atomic Model: geschiedenis, experimenten, postulaten

Unitaire vervorming heeft geen dimensies, omdat het het quotiënt is tussen de verandering in testlengte AL = l_F - L_of en de beginlengte. Dus:

ε = Δl / l_of

Van zijn kant is de grootte van de inspanning σ de kracht/kruis -sectionele reden.

In de grafiek worden twee belangrijke gebieden onderscheiden: elastische zone en plastic zone.

figuur 3. Inspanning-vormingscurve voor staal. Bron: materiaalmechanica. Hibbeler, R.

Elastisch gebied

Wanneer de spanningsinspanning σ klein is, is de vervorming evenredig, wat bekend staat als de wet van Hooke:

σ = y ε

Zodra de inspanning ophoudt, keert het lichaam terug naar zijn oorspronkelijke dimensies. Dit is het gekleurde elastische gebied van figuur 3, dat zich uitstrekt tot het punt dat wordt genoemd evenredigheidslimiet. Tot nu toe gehoorzaamt het materiaal de wet van Hooke.

De evenredigheidsconstante en is de Jonge module, Kenmerk van het materiaal en dat kan worden bepaald uit spanning- en compressietests.

De module van Young heeft drukeenheden, in het internationale systeem [y] = n / m^2 = pa. Unitaire vervorming, is zoals al gezegd, dimensieloos, daarom heeft de inspanning σ ook dimensies van kracht per kruis -sectionele sectie -eenheid en in de si zal de eenheid de pascal zijn: [σ] = n/ m^2 = pa.

Van de evenredigheidslimiet en het verhogen van de inspanningen vordert in een regio waar de vervorming omkeerbaar is, maar gehoorzaamt niet de wet van Hooke. Eindigt op het punt van waaruit het lichaam permanent wordt vervormd, genoemd elastische limiet.

Plastic zone   

Dan komt het materiaal in het plastic gedragsgebied. Zodra het gebied van elastisch gedrag is overschreden, komt het staal in de regio van de Inspanning leveren of kruip, waarin het monster is vervormd maar niet breekt, hoewel de inspanning constant blijft in σ_EN.

Kan u van dienst zijn: thermische verwijding

Het overwinnen van de overdrachtszone De vervorming neemt toe met de toegepaste inspanning, maar niet langer op een lineaire manier.

Het materiaal ervaart veranderingen op moleculair niveau en er treedt een verharding door vervorming op. Daarom zien we dat toenemende inspanningen nodig zijn om een ​​vervorming te bereiken.

De limiet van dit gebied bevindt zich in de Laatste inspanning. Het materiaal wordt op dit moment als gebroken beschouwd, hoewel het monster nog steeds in een stuk zit. Van daaruit wordt de benodigde belasting om vervorming te produceren verminderd en het monster wordt geleidelijk verdund (streng) tot eindelijk breuken (figuur 2, rechts).

Deze curve en zijn regio's worden conventionele fractuurinspanning genoemd. Maar bovenop haar is er een discontinue curve, genoemd Echte fractuurinspanning, die wordt verkregen door het registreren van de directe of ware lengte van het monster, in plaats van te werken met de oorspronkelijke lengte om de unitaire vervorming te vinden, zoals uitgelegd in het begin.

Beide bochten, de ware en de conventionele, valt samen in het gebied van kleine inspanningen voor de zidantiezone. Hoe dan ook, het materiaal zal naar verwachting in het elastische bereik werken om permanente vervormingen te voorkomen die de juiste werking van het gefabriceerde stuk voorkomen.

Dus een van de belangrijkste gegevens die uit de proef zijn verkregen, zijn de inspanning σ_EN die de elastische limiet definieert.

Voorbeelden van spanningstests

Het materiaal dat in de vorige beschrijving als model werd gebruikt, is staal, wiens gebruik op grote schaal wordt uitgebreid in de bouw en de industrie. Maar er zijn veel materialen zoals beton, beton, verschillende metalen, legeringen en hout, die ook uitgebreid worden gebruikt.

Kan u van dienst zijn: thermodynamisch systeem: eigenschappen, typen, voorbeelden

Elk heeft een inspannings-korte curve die kenmerkend is, en volgens hun reactie op spanning of tractie zijn ze ingedeeld in twee categorieën: fragiel of ductiel.

Breekbare en ductiele materialen

In de volgende grafiek σ versus ε (Spanning) Breekbare materialen worden vergeleken (Bros) en ductielen (ductielen), hoewel het noodzakelijk is om te verduidelijken dat hetzelfde materiaal een of andere respons kan hebben, afhankelijk van factoren zoals temperatuur. Bij lage temperaturen zijn materialen meestal kwetsbaar.

Het opmerkelijke verschil tussen de twee is dat het fragiele materiaal het rentegebied mist of een zeer kleine heeft. Zodra de elastische limiet hoger is dan het monster is verbroken. Aan de andere kant absorberen ductiele materialen meer energie voordat ze breken, omdat ze een uitgebreide plastic zone hebben.

Figuur 4. Inspanning-vormingscurve voor ductiele materialen en fragiele materialen. Bron: Wikimedia Commons.

De spanningstest is nuttig om het materiaal te classificeren, dat de voorkeur heeft volgens de toepassing van het gebruik van ductiele materialen, omdat ze meer energie absorberen en in staat zijn om lang te vervormen voordat ze breken.

Er moet ook worden opgemerkt dat hoewel sommige materialen kwetsbaar zijn bij spanning, andere inspanningen beter kunnen weerstaan, zoals we hieronder zullen zien.

Reactie van verschillende materialen op spanningstest

-Grijs gietijzer: Breekbaar in spanning, meer resistenter in compressie.

-Bronzen: ductiel.

-Concreet: Breekbaar afhankelijk van het type mix, maar zeer resistent in compressie. Wanneer het aan spanning wordt onderworpen, vereist het versterking door stalen staven.

-Hout: Volgens de oorsprong is hij matig ductiel.

-Staal: Breekbaar als u een hoog koolstofgehalte heeft.

-Metacrylaat: ductiel bij het verhogen van de temperatuur.

Referenties

1. Bier, f. 2010. Materiaalmechanica. McGraw Hill. 5e. Editie.
2. Cavazos, J.L. Materiaalmechanica. Hersteld van: YouTube.com.
3. Hibbeler, R. 2011. Materiaalmechanica. Achtste editie. Pearson.
4. Collins, D. Lineaire bewegingstips. Mechanische eigenschappen van materialen: stress en spanning. Hersteld van: linearMotionips.com.
5. Valera Negrete, J. 2005. ALGEMENE FYSICA -NOTIES. UNAM.
6. Wikipedia. Tractietest. Hersteld van: is.Wikipedia.borg.