Hogyan viselkednek az anyagok a tömörítés tesztelése során?
Kezdőlap | Rólunk | visszacsatolás
Az építőanyagokat, például a betont és a cementet elsősorban a préselésre tesztelik. A fát a szálak mentén és átfedésénél összenyomják. Az acélt kevésbé, mint a szakítószilárdság tesztelésére tesztelik.
A tömörítési vizsgálat mintái rendszerint kör alakú henger formájában vannak, a minta magassága és a legfeljebb 3 átmérő aránya.
Acél minőségű St. A 3. ábrán a tömörítési diagram a hozampontig egészen megismétli a nyújtási diagramot, azaz. A különbség a folyékonyság kezdete után kezdődik. Ebben az esetben, a hozam platót tömörítési kevésbé világosan kifejezett, mint a rastyazhenii.Pri nagy deformációk különbség válik különösen észrevehető, és elsősorban annak a ténynek köszönhető, hogy a kompressziós kíséri növekedése keresztmetszeti területe a minta, úgy, hogy a vizsgálat megköveteli egyre növekvő terhelés.
Ennek következtében műanyag tömörítése során nem lehet olyan jellemzőt beszerezni, mint a végső szilárdság. A vizsgálati minta meghibásodása nélkül lapos, és a további tesztelést a sajtó lehetőségei korlátozzák.
A számítási gyakorlatban a tömörítésre szánt műanyag végső szilárdságát feltétlenül feltételezzük, hogy megegyezik a szakítószilárdsággal.
A törékeny anyag összenyomásának diagramja hasonlít a feszültségi mintához, de a nyomószilárdság általában többszörös, mint a szakítószilárdság (). A minta megsemmisülése a préselés során általában úgy történik, hogy a részhez képest egy részt eltolódik, amely körülbelül a szelvény tengelyéhez képest szögben fordul elő.
Az alacsony széntartalmú acél és a szürke vas összehasonlító mechanikai jellemzőinek grafikus ábrázolása a nyújtás és a tömörítés során az 1. ábrán látható diagramok segítségével adható meg. 2.5.
2.18. Milyen feszültséget neveznek megengedhetőnek. Hogyan írják a húzó- és nyomószilárdsági állapotot?
Az anyag szakító- és nyomóvizsgálata lehetővé teszi számunkra, hogy meghatározzuk a végső feszültségeket. vagyis azokat a feszültségeket, amelyeknél a mintadarab közvetlenül megsemmisül vagy nagy műanyag deformáció következik be benne.
Így, mint határfeszültség, feltételezzük:
• műanyag esetében a kitermelési szilárdság (azaz úgy tekinthető, hogy a műanyag megsemmisülése akkor kezdődik, amikor észlelhető műanyag deformáció lép fel):
· A törékeny anyagok esetében - a végső szilárdság, amelynek értéke feszültsége és kompressziója eltérő: vagy.
A valódi rúd szilárdságának biztosítása érdekében a méreteit és anyagát úgy kell megválasztani, hogy az adott ponton a legnagyobb normál feszültség kisebb legyen, mint a korlátozó feszültség:
Azonban még akkor is, ha a rúd legnagyobb tervezési feszültsége közel áll a végső stresszhez, még mindig nem lehet garantálni annak erejét. Az a tény, hogy az igazi rúdhoz tartozó külső terheléseket nem lehet pontosan meghatározni. És a számított feszültségek a rúdban néhány esetben csak kb. Végül a rúdhoz használt anyag tényleges mechanikai jellemzőinek eltérései a számításba bevont jellemzőkből adódhatnak. Az említettekből következik, hogy a rudat úgy kell megtervezni, hogy valamilyen tervezési biztonsági tényező legyen:
Nyilvánvaló, hogy minél nagyobb a n, annál erősebb a részlet. Ugyanakkor nyilvánvaló, hogy egy nagyon nagy biztonsági tényező anyagi túlsúlyhoz vezet, ami megnehezíti és megnehezíti a rudat.
A szerkezet céljától és számos más körülménytől függően megengedett (vagy normatív) biztonsági tényezőt határoz meg, amelyet jeleznek.
A rúd szilárdságát biztosítják, ha. Ezt az állapotot az erősségi állapotnak nevezik.
Az (2.6) kifejezés segítségével az erősségi állapotot újraformázzuk:
Innen nyerhetünk egy másik formát az erő állapotának rögzítéséről:
A megengedett biztonsági tényező (azaz az utolsó egyenlőtlenség jobb oldalának arányát) a megengedett feszültségnek nevezzük. Ezt a képlet jelöli és határozza meg
Abban az esetben, ha a korlátozás és a megfelelően megengedett feszültségek a feszültség és a tömörítés között különböznek, azokat u jelöli.
A koncepció elfogadható feszültség ereje feltétel lehet a következőképpen fogalmazott: a rúd erőt nyújt, ha ez bekövetkezik, a legnagyobb feszültség nem haladja meg a megengedett feszültséget.
Végül a szakítószilárdsági állapotot (tömörítés) a következő formában írjuk:
Abban az esetben, ha a tervezési feszültség sokkal alacsonyabb, mint a megengedett, csökkenteni kell a rúd veszélyes keresztmetszetének területét.
2.19. És mit kell tennünk, ha a becsült feszültség elhanyagolható,
de meghaladja a megengedett feszültséget?
Az enyhe emelkedés az erőszámításokban megengedett, de legfeljebb 5%.
Sajnos azt kell mondanunk, hogy a diákok nem mindig értik meg pontosan az erősségi állapotot (2.7). Tehát a természetes kérdésre, mi történik a maggal (design), ha a tervezési feszültség meghaladja a megengedett feszültséget. például 10% -kal, akkor hallja a választ, hogy a tervezés összeomlik.
Ez nem igaz. Lehet, hogy nem bukkannak össze, ha például az a feltétel, hogy. Ismét hangsúlyozzuk, hogy a megengedett feszültség a korlátozó feszültség egy töredéke.
Ezért a megengedett feszültség fölött a tervezési feszültség enyhe feleslege csak a szerkezet megbízhatóságának csökkenését jelenti. Ebben az esetben a becsült biztonsági tényező kisebb, mint a megengedett ().
2.20. Milyen képlet a rúd kívánt keresztmetszeti területének kiválasztása a feszültségben (tömörítés)?
Az egyenlőtlenségből (2.7) következik
2.21. Az anyagok ellenállásáról szóló tankönyvekben gyakran használják a "veszélyes feszültség" kifejezést a "limit stressz" kifejezés helyett. Ugyanazok?
Véleményünk szerint előnyben kell részesíteni a jelen kézikönyvben használt "határfeszültség" kifejezést. És ezért.
A "veszélyes" szó csak a pusztítás lehetőségével vagy nagy valószínűségével kapcsolatos figyelmeztetéssel jár, és egyáltalán nem jelenti azt, hogy már elkezdődött vagy meg kell, hogy történjen. De ha a feszültség például elérte a határt, akkor kétségtelen, hogy a pusztítás tényleg elkezdődött. És ez a feszültség korlátozó, nem veszélyes.
2.22. És hogyan íródott a merevségi állapot?
Úgy néz ki, mint :. ahol a rúd megengedett nyúlása.
2.23. Mit értünk az elasztikus deformáció energiája alatt a feszültség alatt (tömörítés), és mi ez az egyenlő?
A tudományban az energia azt jelenti, hogy képes dolgozni.
A feszültség (tömörítés) során a külső erők olyan munkákon dolgoznak, amelyek a rúd alakváltozása következtében alkalmazási pontjaikat kapják. Köszönhetően ezt a műveletet, a potenciális energia deformációs halmozódik a test belsejébe V. Az utóbbit mért SI-egységek joule (1 joule = 1 Nm). Egy joule szól az alma potenciális energiájáról a konyhaszekrényen a padlóhoz viszonyítva.
Az energia tárolható például egy tavasszal. Azonban, amint azt a Guk megjegyzi, a rugó viselkedése egy deformálható szilárd anyag viselkedése egy prototípus egy külső terhelés hatására. Így bármely deformálható rugalmas test olyan, mint az energia feltöltője.
A feszültség alatt lévő deformáció potenciális energiáját (tömörítés) a képlet határozza meg (további részletekért lásd a 15. beszélgetést)
2.24. Milyen rendszereket neveznek statikusan meghatározatlannak?
Olyan rendszerek, amelyeknél a statika egyenleteiből nem lehet minden támogatási reakciót meghatározni. statikusan meghatározatlanok.
Vegyünk például egy töltött rudat, amely mindkét végén lezárt (2.6. Ábra, a). A rudak tengelye mentén a reakciók a fogantyúk formájában jelennek meg: és. Definíciójuknak csak egy statikus egyenlete van:
Ezt a tervezési rendszert az adott rendszer (3C) nevezzük.
A statikus indefinitás feltárására további egyenletet kell írni. Ez az egyenlet a 3C deformációjához kapcsolódik, és az elmozdulás egyenletnek nevezzük.
A következők szerint járunk el. Vessünk le például az alsó tömítést és a rudakon eldobott összeköttetés hatását valamilyen reaktív erővel. amelyet az alábbiak szerint aktív erőnek tekintünk (2.6. ábra, b). Az így kapott rudat alap-rendszernek (OS) nevezzük. Ez a név a "bázis" szóból származik a további számításhoz. A kapott rúd már statikailag meghatározó. Az egyik végén van rögzítve, és két aktív P és. Igaz, még nem ismerjük az erő jelentését.
Nyilvánvaló, hogy a 3C kiterjesztése nulla, azaz. Ezért megtalálhatjuk az általunk ismeretlen számunkra azt a feltételt, hogy az operációs rendszer kiterjesztése is nulla:
Ez az egyenlet tehát a további egyenlet (elmozdulási egyenlet), ami azt jelzi, hogy az adott és az alaprendszerek azonos módon deformálódnak.
A szuperpozíciós elv használatával az operációs rendszer kiterjesztését a következő formában írjuk:
Ebből könnyen megtaláljuk
Így feltártuk a statikus indeterminációt.
Térjünk vissza az AP-hez. A (2.8) egyenletből a támogató reakciót találjuk:
Most folytathatjuk a hosszirányú erő diagram megalkotását, meghatározhatjuk a rúd feszültségeit és alakváltozásait, értékelhetjük szilárdságát és merevségét.
2.25. Fűtött vagy hűtött feszültségrúd keletkezik-e?
Ha nincs semmi, ami megakadályozza a hossza megváltozását, amikor a rudat felmelegítik (lehűlnek), akkor nincs benne feszültség.
Felméskor a test lineáris méretei megnőnek, és hűtéskor csökken. A rúd abszolút megnyúlását, amelyet a hőmérséklet Celsius fokos változása okoz, a képlet határozza meg
ahol a rúd anyag lineáris terjeszkedésének együtthatója, és l annak hossza.
Az acél esetében például a lineáris terjeszkedés együtthatója megközelítőleg egyenlő. Ha az eredeti m hosszúságú acélrudat egyenletesen felmelegítik. akkor a hossza 0,23 mm-rel nő.
Egy különálló kép egy statikusan határozatlan rúdhoz igazodik.
Tegyük fel, hogy a rúdot mereven rögzítjük a végén (lásd például a 2.6. Ábrát). A rúdhoz egy értékkel szeretnék kiterjeszteni. de ez megakadályozza a beágyazást. Ezek reaktív erők. ami végül a rúd kompressziójához vezet.
Így, ha egy statikusan meghatározatlan rudat hevítenek (lehűlnek), mindig benne vannak feszültségek, amelyeket általában hőfeszítéseknek neveznek.
Határozzuk meg a hőmérsékleti igénybevételt az általunk figyelembe vett esetben. Mentesítsük az alsó tömítést, és a rudakon eldobott kapcsolat hatását a reaktív erő váltja fel (lásd a 2.6. Ábrát). A rúd megnyúlása. Nullával egyenértékű, a formában megjeleníthető
Ezután a rúd hőmérséklete megegyezik
2.26. Ha a rúd önsúlyát figyelembe kell venni a nyújtás és a sajtolás során?
A rúd megnyújtásával és tömörítésével kapcsolatos ismeretek megismerése nélkül elhanyagoltuk saját súlyának hatását. Az a tény, hogy azokkal a jelentős külső terhelésekkel, amelyekkel viszonylag kis hosszúságú valódi rúd kiszámításakor érdemes foglalkozni, a saját súlyának százalékában kifejezett feszültségnövekedése nagyon kicsi, ezért az ilyen rúd súlya valóban figyelmen kívül hagyható.
Egy nagyon hosszú rúd kiszámításakor egy másik képet fogunk megfigyelni, például az ércemeléshez használt kötelek, vagy a szivattyúk rudak, amelyeket a bányákban lévő víz szivattyúzására használnak. Itt a rúd saját súlya már nagy szerepet játszik.
Tekintsünk egy hosszúságú rudat és a felső végén mereven rögzített F keresztmetszeti területet. A rúd anyagának (fajsúlyának) egységnyi térfogatának egyenlőnek kell lennie. Aztán a teljes rúd súlyát.
A legnagyobb rendes igénybevétel, amely a pecsét közelében lévő rúd keresztmetszetében keletkezik, megegyezik
A szilárdság állapota alapján meghatározható a rúd korlátozó hossza:
Vegyük például a kenderköteget, amelynek fajsúlya mN / m 3. A megengedett feszültség MPa-val a határhossz a következő:
Mint tudják, sok bánya mélysége sokkal nagyobb, mint a kapott érték.
Néha nem a korlátozó, hanem a rúd úgynevezett nem folytonos hossza határozza meg:
hol a végső erő.
Például egy acél minőségű acél kötélhez 3 a maximális szilárdság MPa és a fajlagos gravitáció MN / m 3. kapjuk:
2.27. Helyes-e például mondani: "egy rúd behelyezése ilyen terheléssel", "betöltött elem" stb.
Valójában a szóbeli beszédben és néha az oktatási és szakirodalomban hasonló vagy más kifejezéseket is találhatunk. Ezek a kifejezések azonban természetesen nem helyesek. Letölthet bármilyen kapacitást, például "betölthet egy autót". Helyes a "betöltő rúd", a "betöltött elem" stb.
Ha a feszültség deformációja akkor következik be, amikor a rúd húzódik, és a tömörítés - amikor megszorítják, akkor a nyírási deformáció akkor következik be, amikor kipróbálják, például ollóval. A váltás lesz a harmadik beszélgetésünk témája. A váltás eredményeképpen a hegesztett és csavaros ízületek megsemmisülnek, a hajók áramlani tudnak, a táblák leereszkednek stb.
3.1. Mi a váltás. Milyen belső erõk keletkeznek a rúd keresztmetszetében?
A váltás egyfajta deformáció, amelyben a rúd egyik része a másikhoz képest elmozdul (például a fedélzeten lévő kártyákon). A váltás deformációja például akkor következik be, ha két egyenlő és ellentétes irányított erőt alkalmaznak a rúdhoz a z tengelyére merőlegesen (3.1a. Ábra). Ezen erők közötti távolságnak nagyon rövidnek kell lennie a pillanatig. amelyeket ezek az erők hoztak létre, elhanyagolható.
A szelvények módszerének alkalmazása (a rúd vágása a P erők között) könnyen megállapítható, hogy csak egy belső erő - keresztirányú (nyíróerő) keletkezik a rúd keresztmetszetében.
Később látni fogjuk, hogy a nyírás akkor is előfordul, amikor a rúd torz.
3.2. Mi az úgynevezett abszolút nyírás és nyírószög (relatív eltolás)?
A nyírási törzs eredményeként a rúd egy keresztmetszete egy bizonyos mennyiséggel eltolódik a másikhoz képest. az abszolút váltásnak nevezik.
Kis szög. amelyre az eredeti derékszög kezdetben változik (3.1. ábra, b), a nyírószög vagy a relatív eltolásnak nevezik. A műszak szögét sugárzásokban fejezzük ki.