Spänningstest hur det görs, egenskaper, exempel

En spänningstest Det är ett experimentellt test som utförs på ett urval av material för att bestämma hur mycket motstår spänningsinsatser. Tack vare det kan du känna till många av materialets mekaniska egenskaper och bestämma om det är lämpligt för en viss design.

Provet är normalt en cylinder som heter provrör. Detta utsätts för en spänning, bestående av att applicera två motsatta krafter i ändarna som sträcker stången och deformerar den. Uppsatsen fortsätter att utöva ökande ansträngningar tills exemplet äntligen går sönder.

Figur 1. Spänningstestmaskin. Källa: Wikimedia Commons.

Notera från storleken på krafterna och deformationen som de producerar i provet, från små krafter som inte orsakar permanent deformation, till spänningen orsakad av styckets brott.

Där slutar datainsamlingen och en ansträngning-ansträngning graf utarbetas, som kommer att tjäna till att analysera beteendet hos material som metaller, keramik, cement, trä och polymerer.

[TOC]

Vad som används för spänningstestexperiment?

Experimentet görs av specialmaskiner som den som visas i figur 1, som ger den nödvändiga ansträngningen för att ladda och sedan ladda ner materialet för att utvärdera deformationen.

När det gäller provet är det ett rör med ett konstant tvärsnitt, i ett cylindriskt, rektangulärt eller fyrkantigt sätt, vars dimensioner är standardiserade. Ytterligheterna är bredare för att underlätta underkastelsen av provet, som ses i figur 2 kvar.

Den initiala längden L_antingen Det kalibrerade området på provets rör mäts och markeras. Sedan hålls det av käkar till testmaskinen och detta börjar.

figur 2. Till vänster ett stålrör och höger samma prov redan sprickat. Spänningstestet är ett destruktivt test. Källa: Wikimedia Commons.

Egenskaper och data erhållna

Materialen har olika beteenden inför spänningen, visas i följande graf för vilket stål användes. De ansträngningar som tillämpas i den vertikala axeln betecknas med den grekiska bokstaven σ och den enhetliga deformationen i den horisontella axeln, kallad ε.

Det kan tjäna dig: Rutherford Atomic Model: History, Experiment, Postulates

Enhet deformation har inga dimensioner, eftersom det är kvoten mellan förändringen i testlängden ΔL = l_F - L_antingen och den initiala längden. Så:

ε = Δl / l_antingen

För sin del är storleken på ansträngningen σ kraften/tvärsnittsskälet.

I grafen är två viktiga regioner utmärkta: Elastisk zon och plastzon.

Figur 3. Ansträngningskurva för stål. Källa: Materialmekanik. Hibbeler, R.

Elastisk

När spänningsinsatsen σ är liten är deformationen proportionell, vad som kallas Hookes lag:

σ = y ε

När ansträngningen upphör, återgår kroppen till sina ursprungliga dimensioner. Detta är den färgade elastiska området i figur 3, som sträcker sig till den punkt som kallas proportionalitetsgräns. Hittills har materiella lyften Hookes lag.

Proportionaliteten konstant och är Unga moduler, Karakteristiskt för materialet och som kan bestämmas utifrån spännings- och kompressionstester.

Youngs modul har tryckenheter, i det internationella systemet [y] = n / m^2 = pa. Enhet deformation, är som redan sagt, dimensionslös, därför har ansträngningen σ också dimensioner av kraft per tvärsektionell sektionsenhet och i si kommer dess enhet att vara pascal: [σ] = n/ m^2 = pa.

Från proportionalitetsgränsen och öka ansträngningen fortskrider i en region där deformationen är reversibel men inte följer Hookes lag. Slutar vid den punkt som kroppen är permanent deformerad, kallad elastisk gräns.

Plastzon   

Sedan kommer materialet in i plastbeteendeområdet. När området med elastiskt beteende har överskridits kommer stålet in i regionen för Ger ansträngning eller krypning, där provet är deformerar men inte går sönder, även om ansträngningen förblir konstant i σ_OCH.

Kan tjäna dig: termisk dilatation

Övervinna överföringszonen Deformationen ökar med den tillämpade ansträngningen, men inte längre på ett linjärt sätt.

De materiella upplever förändringar på molekylnivå och en härdning genom deformation inträffar. Därför ser vi att ökande ansträngningar behövs för att uppnå en deformation.

Gränsen för detta område är i Sista ansträngning. Materialet betraktas som trasigt vid denna punkt, även om provet fortfarande är i ett stycke. Därifrån minskas den nödvändiga belastningen för att producera deformation och provet tunnas gradvis (sträng) tills slutligen frakturer (figur 2, till höger).

Denna kurva och dess regioner kallas konventionell frakturinsats. Men ovanpå henne finns en diskontinuerlig kurva, kallad Sann sprickinsats, som erhålls genom att registrera provets omedelbara eller verkliga längd, istället för att arbeta med den ursprungliga längden för att hitta den enhetliga deformationen, som förklarades i början.

Båda kurvorna, det sanna och den konventionella, sammanfaller i området med små ansträngningar till zidanszonen. Hur som helst, materialet förväntas fungera inom det elastiska området för att undvika permanenta deformationer som förhindrar korrekt funktion av den tillverkade stycket.

Så bland de viktigaste uppgifterna från rättegången är ansträngningen σ_OCH som definierar den elastiska gränsen.

Exempel på spänningstester

Materialet som användes som en modell i föregående beskrivning är stål, vars användning utvidgas i stor utsträckning i konstruktion och industri. Men det finns många material som betong, betong, olika metaller, legeringar och trä, som också används i stor utsträckning.

Kan tjäna dig: termodynamiskt system: egenskaper, typer, exempel

Var och en har en ansträngningskort-upp kurva som är karakteristisk, och enligt deras svar på spänning eller dragkraft klassificeras de i två kategorier: bräckliga eller duktila.

Bräckliga och duktila material

I följande graf σ kontra ε (Spänningsstam) bräckliga material jämförs (Spröd) och duktiler (duktiler), även om det är nödvändigt att klargöra att samma material kan ha ett eller annat svar beroende på faktorer som temperatur. Vid låga temperaturer tenderar material att vara ömtåliga.

Den anmärkningsvärda skillnaden mellan de två är att det bräckliga materialet saknar avkastningsregionen eller har en mycket liten. Så snart den elastiska gränsen överskrider provet är trasigt. Å andra sidan absorberar duktila material mer energi innan de bryter, eftersom de har en omfattande plastzon.

Figur 4. Ansträngningskurva för duktila material och bräckliga material. Källa: Wikimedia Commons.

Spänningstestet är användbart för att klassificera materialet och föredras enligt tillämpningen av användningen av duktila material, eftersom de absorberar mer energi och kan deformera långt före sprickning.

Det måste också noteras att även om vissa material är bräckliga vid spänningar, kan andra ansträngningar motstå bättre, som vi kommer att se nedan.

Svar från olika material på spänningstest

-Grått gjutjärn: ömtålig spänning, mer motståndskraftig i komprimering.

-Brons: duktil.

-Betong: ömtålig beroende på typen av blandning, men mycket motståndskraftig i komprimering. När det kommer att underkastas spänning kräver det förstärkning av stålstänger.

-Trä: Enligt ursprunget är han måttligt duktil.

-Stål: Ömtålig när du har högt kolinnehåll.

-Metakrylat: duktil vid ökning av temperaturen.

Referenser

1. Öl, f. 2010. Materialmekanik. McGraw Hill. Femte. Utgåva.
2. Cavazos, j.L. Materialmekanik. Återhämtat sig från: YouTube.com.
3. Hibbeler, R. 2011. Materialmekanik. Åttonde upplagan. Pearson.
4. Collins, D. Linjära rörelsetips. Materialets mekaniska egenskaper: stress och belastning. Återhämtat sig från: linearMotionips.com.
5. Valera Negrete, J. 2005. Allmänna fysikanteckningar. Unk.
6. Wikipedia. Dragtest. Återhämtad från: är.Wikipedia.org.