КАКВО Е УСИЛИЕ ЗА ДОБИВ И КАК ДА ГО ПОЛУЧИМ? - ФИЗИЧЕСКИ - 2025

На стреса добив се определя като необходимото усилие за цел да започне да се деформират постоянно, т.е. да се подложи на пластична деформация без счупване или разбиване.

Тъй като тази граница може да бъде малко неточна за някои материали и прецизността на използваното оборудване е коефициент на тегло, в инженерството беше установено, че напрежението на добив в метали като конструкционна стомана е това, което произвежда 0,2% постоянна деформация в предметът.

Фигура 1. Материалите, използвани в строителството, са тествани, за да се определи колко стрес са способни да издържат. Източник: Pixabay

Знаейки стойността на напрежението на добив е важно да знаете дали материалът е подходящ за употребата, която искате да дадете на произведените с него части. Когато една деформация е деформирана извън еластичната граница, тя може да не е в състояние да изпълнява правилно предвидената си функция и трябва да бъде заменена.

За да се получи тази стойност, тестовете обикновено се извършват върху проби, направени с материала (епруветки или образци), които са подложени на различни натоварвания или натоварвания, като същевременно се измерва удължението или разтягането, които изпитват с всяка една от тях. Тези тестове са известни като тестове за опън.

За да извършите тест за опън, започнете с прилагане на сила от нула и постепенно увеличете стойността, докато пробата се счупи.

Криви на напрежение на напрежение

Двойните данни, получени при изпитването на опън, се начертават чрез поставяне на товара върху вертикалната ос и напрежението върху хоризонталната ос. Резултатът е графика като тази, показана по-долу (фигура 2), наречена крива на напрежение и деформация на материала.

От него се определят много важни механични свойства. Всеки материал има своя крива на напрежение и напрежение. Например, една от най-изследваните е тази от конструкционна стомана, наричана също мека или нисковъглеродна стомана. Това е материал, широко използван в строителството.

Кривата на напрежение и деформация има отличителни области, в които материалът има определено поведение според приложеното натоварване. Точната им форма може да варира значително, но въпреки това те имат някои общи характеристики, които са описани по-долу.

За следващото вижте фигура 2, която в много общи линии отговаря на конструкционната стомана.

Фигура 2. Крива на напрежение на деформация за стомана. Източник: модифицирано от Ханс Топо1993

Еластична зона

Областта от O до A е еластичната зона, където важи законът на Хук, в която напрежението и напрежението са пропорционални. В тази зона материалът се възстановява напълно след прилагането на напрежението. Точка А е известна като граница на пропорционалност.

В някои материали кривата, която преминава от О до А, не е права линия, но въпреки това те все още са еластични. Важното е, че те се връщат в първоначалната си форма, когато зареждането престане.

Еластично-пластмасова зона

След това имаме областта от А до В, в която деформацията се увеличава по-бързо с усилието, оставяйки и двете не пропорционални. Наклонът на кривата намалява и при B тя става хоризонтална.

От точка В материалът вече не възстановява първоначалната си форма и стойността на напрежението в този момент се счита за стойността на напрежението на добив.

Площта от В до С се нарича зона на добив или пълзене на материала. Там деформацията продължава, въпреки че натоварването не се увеличава. Той дори може да намалее, поради което се казва, че материалът в това състояние е идеално пластичен.

Пластична зона и фрактура

В областта от C до D се получава втвърдяване, при което материалът представя промени в структурата си на молекулно и атомно ниво, които изискват по-големи усилия за постигане на деформации.

По тази причина кривата изпитва растеж, който завършва при достигане на максималното напрежение σ _max.

От D до E все още е възможно деформация, но с по-малко натоварване. В пробата (образец) се нарича вид изтъняване, наречено стриктура, което в крайна сметка води до счупване, наблюдавано в точка Д. Въпреки това, вече в точка D материалът може да се счита за счупен.

Как да постигнем усилието за добив?

Еластичната граница L _e на даден материал е максималното напрежение, което той може да издържи, без да губи еластичност. Изчислява се по коефициента между величината на максималната сила F _m и площта на напречното сечение на проба А.

L _e = F _m / A

Единиците на границата на еластичност в Международната система са N / m ² или Pa (Паскали), тъй като това е стрес. Границата на еластичност и границата на пропорционалност в точка А са много близки стойности.

Но както беше казано в началото, може да не е лесно да ги определим. Напрежението на добив, получено чрез кривата на напрежение на деформация, е практическото приближение към границата на еластичност, използвана в инженерството.

Добив на напрежението от кривата на напрежение и напрежение

За да се получи, чертае се линия, успоредна на линията, която съответства на еластичната зона (тази, която се подчинява на закона на Хук), но изместена приблизително 0,2% по хоризонталната скала или 0,002 инча на инч на деформация.

Тази линия се простира, докато не пресича кривата в точка, чиято вертикална координата е желаната стойност на напрежението на добив, обозначена като σ _y, както е показано на фигура 3. Тази крива принадлежи на друг пластичен материал: алуминий.

Фигура 3. Крива на напрежение и напрежение за алуминий, от която на практика се определя напрежението на добив. Източник: самостоятелно направен.

Два пластични материала като стомана и алуминий имат различни криви на напрежение и напрежение. Алуминият, например, няма грубо хоризонталния участък от стомана, гледан в предходния раздел.

Други материали, считани за чупливи, като например стъкло, не преминават през описаните по-горе етапи. Руптурата се появява много преди да се появят значителни деформации.

Важни подробности, които трябва да имате предвид

- По принцип силите, разгледани по принцип, не вземат предвид модификацията, която несъмнено възниква в областта на напречното сечение на образеца. Това предизвиква малка грешка, която се коригира чрез начертаване на реалните напрежения, тези, които отчитат намаляването на площта с увеличаване на деформацията на образеца.

- Разгледаните температури са нормални. Някои материали са пластични при ниски температури и вече не са пластични, докато други чупливи се държат като пластични при по-високи температури.

Препратки

1. Бира, Ф. 2010. Механика на материалите. McGraw Hill. 5-ти. Edition. 47-57.
2. Инженери Edge. Провлачване. Възстановени от: engineersedge.com.
3. Стресиращ стрес. Възстановени от: instron.com.ar
4. Валера Негрете, Дж. 2005. Бележки по обща физика. Пумас. 101-103.
5. Wikipedia. Creep. Възстановено от: Wikipedia.com