Quali sono i test comuni sulle proprietà meccaniche dei materiali?

Le proprietà meccaniche del materiale si riferiscono alle caratteristiche meccaniche del materiale in diversi ambienti (temperatura, media, umidità), quando sottoposto a vari carichi applicati (trazione, compressione, flessione, torsione, impatto, sollecitazioni alternate, ecc.).

Secondo la forza che agisce sull'oggetto può essere divisa in carico statico: agendo gradualmente e lentamente sul lavoro della forza come la pressione del letto macchina, la tensione del cavo d'acciaio. Carico dinamico: compreso l'impatto e il carico alternato come l'asta del martello dell'aria dall'impatto, ingranaggi, molle.

Campo di applicazione

1,Materiali di gomma: prodotti in gomma, tubo flessibile, nastro adesivo, O-ring, pneumatici e altri materiali e prodotti in gomma.

2,Materiali di plastica: prodotti di plastica, film, tubi, piatti, materiali di imballaggio, prodotti in nylon, rotoli impermeabili e altri materiali di plastica e prodotti.

3, materiali metallici: prodotti metallici, prodotti in acciaio inossidabile, bulloni, filo d'acciaio, prodotti in lega e altri materiali e prodotti metallici.

4,Materiali da costruzione: legno, piastra, vetro, cemento, prodotti di grafite, ecc.

Proprietà meccaniche generali delle prove dei materiali - prova di trazione

Panoramica

La prova per determinare una serie di caratteristiche del materiale sotto carico di trazione, nota anche come prova di trazione. È uno dei metodi di base per testare le proprietà meccaniche dei materiali, utilizzato principalmente per verificare se il materiale soddisfa gli standard richiesti e studiare le prestazioni del materiale.

Indice di prestazione

La prova di trazione può determinare una serie di indicatori di resistenza e indicatori di plasticità del materiale. La forza di solito si riferisce alla capacità di un materiale di resistere alla produzione di deformazione elastica, deformazione plastica e frattura sotto l'azione di una forza esterna. Materiale sotto carico di trazione, quando il carico non aumenta e continua ancora a subire un significativo fenomeno di deformazione plastica è chiamato cedimento. Lo sforzo a cui avviene la resa è chiamato punto di resa o forza fisica di resa ed è espresso come σS (Pa). Ingegneria ci sono molti materiali senza un evidente punto di snervamento, solitamente il materiale generato dalla deformazione plastica residua dello 0,2% del valore di snervamento come forza di snervamento, chiamata limite di snervamento condizionale o forza di snervamento condizionale, espressa in σ0,2. Valore massimo di sforzo raggiunto dal materiale prima della frattura, detto limite di resistenza alla trazione o resistenza, espresso da σb (Pa).

La plasticità è la capacità di un materiale metallico di produrre deformazione plastica sotto carico senza danni e gli indicatori di plasticità comunemente utilizzati sono allungamento e restringimento sezionale. L'allungamento, noto anche come allungamento, è la percentuale dell'allungamento totale del campione materiale dopo frattura per carico di trazione, il rapporto della lunghezza originale, espresso in δ. Il restringimento della sezione si riferisce al campione di materiale nel carico di trazione dopo frattura, il restringimento della sezione dell'area del rapporto della sezione trasversale originale della percentuale, espresso in Δ.

Limite di resa delle condizioni σ0,2, limite di resistenza σb, allungamento δ e restringimento sezionale Δ sono quattro indicatori di prestazione spesso misurati nelle prove di trazione. Inoltre, possono essere determinati anche il modulo di elasticità E, il limite proporzionale σp e il limite elastico σe del materiale.

Curva dati

La curva di trazione disegnata dalla macchina di prova è in realtà la curva di carico-allungamento (vedere figura), come il valore della coordinata di carico e il valore della coordinata di allungamento diviso per l'area trasversale originale del campione e la distanza del campione, rispettivamente, è possibile ottenere il grafico della curva di sforzo-deformazione. Quando il carico è continuato, la curva devia da op fino al punto e. A questo punto, se il carico viene rimosso, il campione può ancora essere riportato allo stato originale, ma il campione non può essere ripristinato allo stato originale se è passato il punto e. Lo sforzo al punto e è il limite elastico σe. Il σe reale, Spesso prendere l'allungamento residuo del campione per raggiungere lo 0,01% del passo originale dello sforzo per il limite elastico, a σ0,01 detto. Continuare ad aggiungere carico, il campione lungo la deformazione della curva es per raggiungere il punto s, lo sforzo in questo punto per il punto di snervamento σS o l'allungamento residuo dello 0,2% della forza di snervamento condizionale σ0,2. Dopo che il punto s continua ad aumentare il carico al carico massimo prima di rompere il punto b, il carico diviso per l'area della sezione trasversale originale è il limite di resistenza σb. Dopo il punto b, il campione continua ad allungarsi, mentre l'area della sezione trasversale diminuisce, la capacità portante inizia a diminuire fino alla frattura del punto k. Il rapporto tra il carico al momento della frattura e la sezione trasversale al punto di frattura è chiamato resistenza alla frattura.

La figura 1 mostra il campione standard di trazione e il campione dopo la frattura, il campione è contrassegnato sul campione con la lunghezza della distanza.

La figura 2 mostra il rapporto di trazione (carico e allungamento) dell'acciaio strutturale generale

Prova di trazione ad alta temperatura

Panoramica

La prova di trazione ad alta temperatura è una prova di trazione condotta ad alte temperature sopra la temperatura ambiente. Prova di trazione ad alta temperatura, oltre alla considerazione di stress e deformazione, ma anche prendere in considerazione la temperatura e il tempo due parametri. La temperatura ha una grande influenza sulle prestazioni di trazione ad alta temperatura, quindi i requisiti di controllo della temperatura sono molto severi. L'esemplare è generalmente riscaldato da un forno elettrico e lo spazio di lavoro del forno dovrebbe avere calore uniforme sufficiente, con lo strumento per il controllo automatico della temperatura.

Effetti

I materiali metallici funzionano ad alte temperature, e questa temperatura non deve ancora rendere il fenomeno dello strisciamento del materiale, o anche se la temperatura è stata possibile fenomeno di strisciamento, ma perché il tempo di lavoro è molto breve, il fenomeno dello strisciamento non gioca un ruolo decisivo. Nei due casi sopra indicati, la prestazione misurata dalla tensione di breve tempo ad alta temperatura diventa un indicatore importante delle proprietà meccaniche del materiale. A volte, per determinare il processo di lavorazione a caldo, è anche necessario determinare la capacità di trazione a breve tempo del materiale alla temperatura di lavorazione a caldo.

Analisi delle prove

La prova di trazione ad alta temperatura dei materiali metallici specificati negli indicatori di prestazione e nella prova di trazione a temperatura ambiente è fondamentalmente la stessa, ma generalmente è la determinazione della resistenza alla trazione, della resistenza allo snervamento, dell'allungamento dopo rottura e del restringimento alla rottura quattro indicatori di prestazione. Come risultato della prova di trazione breve di tempo ad alta temperatura, la lunghezza della durata del carico, le proprietà di trazione hanno un impatto significativo. Il valore di resistenza alla trazione aumenta significativamente quando il campione di trazione ad alta temperatura di breve tempo viene tirato fuori rapidamente. La seguente figura.

Il metodo di determinazione di diversi indicatori principali della prova di trazione a breve tempo ad alta temperatura è fondamentalmente lo stesso del metodo di determinazione a temperatura ambiente. Con il cambiamento di temperatura, la tendenza dei quattro indicatori è mostrata nella figura.

Applicazione di ricerca

Il Prof. Zhiwei Shan e il Prof. Maen della Xi'an Jiaotong University e il Prof. Ju Li del Massachusetts Institute of Technology (MIT) hanno eseguito prove quantitative di compressione e trazione su campioni isotropici di silicio amorfo submicronico (a-Si) utilizzando un sistema di prova nanomeccanico all'interno di un TEM.

Questo lavoro apre un meccanismo inesplorato di intrinseca asimmetria trazione-compressione nei materiali. I risultati sono stati pubblicati nella sottorivista Nature Nat. Mater. sotto il titolo "Asimmetria di tensione-compressione in silicio amorfo". Questa anomala asimmetria stretch-compression (T-C) è applicabile anche ad altri materiali come a-Si e fornisce una guida importante per l'applicazione di microelettronica a-Si di piccole dimensioni e MEMS. Il futuro può ispirare l'invenzione di nuovi materiali con nuova elasticità.