KAS IR RAŽAS CENTIENI UN KĀ TO IEGŪT? - FIZISKĀ - 2025

Tecēšanas tiek definēta kā pūles nepieciešamo objektu, lai sāktu pastāvīgi deformēt, kas ir, lai iziet plastmasas deformāciju bez pārrāvuma vai fracturing.

Tā kā šī robeža dažiem materiāliem var būt nedaudz neprecīza un izmantotā aprīkojuma precizitāte ir svara faktors, inženierzinātnēs ir noteikts, ka metālu, piemēram, strukturālā tērauda, ​​ražas spriegums rada 0,2% pastāvīgu deformāciju objekts.

1. attēls. Būvniecībā izmantotie materiāli tiek pārbaudīti, lai noteiktu, cik lielu slodzi tie var izturēt. Avots: Pixabay.

Zinot ražas stresa vērtību, ir svarīgi zināt, vai materiāls ir piemērots izmantošanai, kuru vēlaties piešķirt detaļām, kas ar to ražotas. Ja kāda detaļa ir deformēta, pārsniedzot elastības robežu, tā, iespējams, nespēs pareizi veikt paredzēto funkciju un ir jāmaina.

Lai iegūtu šo vērtību, testus parasti veic ar paraugiem, kas izgatavoti no materiāla (mēģenēm vai paraugiem), kuri tiek pakļauti dažādiem spriegumiem vai slodzēm, vienlaikus izmērot pagarinājumu vai stiepšanos, ko viņi piedzīvo ar katru no tiem. Šie testi ir zināmi kā stiepes testi.

Lai veiktu stiepes pārbaudi, sāk, pieliekot spēku no nulles, un pakāpeniski palieliniet vērtību, līdz paraugs saplīst.

Deformācijas stresa līknes

Datu pāri, kas iegūti stiepes testā, tiek attēloti, novietojot slodzi uz vertikālās ass un slodzi uz horizontālās ass. Rezultāts ir grafiks, piemēram, parādīts zemāk (2. attēls), ko sauc par materiāla stresa-deformācijas līkni.

No tā tiek noteiktas daudzas svarīgas mehāniskās īpašības. Katram materiālam ir sava stresa-deformācijas līkne. Piemēram, viens no visvairāk pētītajiem ir strukturālais tērauds, ko sauc arī par maigo vai zemu oglekļa tēraudu. Tas ir būvniecībā plaši izmantots materiāls.

Streipa-deformācijas līknei ir raksturīgas zonas, kurās materiālam ir noteikta izturēšanās atbilstoši pielietotajai slodzei. To precīza forma var ievērojami atšķirties, taču tiem tomēr ir dažas kopīgas īpašības, kas aprakstītas turpmāk.

Turpmāk skatīt 2. attēlu, kas ļoti vispārīgā nozīmē atbilst tērauda konstrukcijai.

2. attēls. Tērauda spriedzes un deformācijas līkne. Avots: pārveidots no Hansa Topo1993

Elastīgā zona

Platība no O līdz A ir elastīgā zona, kurā ir spēkā Hjū likums, kurā spriegums un deformācija ir proporcionāli. Šajā zonā materiāls tiek pilnībā reģenerēts pēc sprieguma pielietošanas. A punktu sauc par proporcionalitātes robežu.

Dažos materiālos līkne, kas iet no O līdz A, nav taisna līnija, tomēr tie joprojām ir elastīgi. Svarīgi ir tas, ka, pārtraucot uzlādi, viņi atgriežas sākotnējā formā.

Elastīgās-plastiskās zonas

Tālāk mums ir reģions no A līdz B, kurā deformācija straujāk palielinās ar piepūli, atstājot abus neproporcionālos. Līknes slīpums samazinās un pie B tas kļūst horizontāls.

Sākot no punkta B, materiāls vairs neatgūst sākotnējo formu, un sprieguma vērtība tajā brīdī tiek uzskatīta par izturības spriegumu.

Teritoriju no B līdz C sauc par materiāla ražas vai šļūdes zonu. Tur deformācija turpinās, kaut arī slodze nepalielinās. Tas pat varētu samazināties, tāpēc tiek teikts, ka materiāls šādā stāvoklī ir perfekti plastmasas.

Plastiskā zona un lūzums

Reģionā no C līdz D notiek celma sacietēšana, kurā materiāla struktūrā ir izmaiņas molekulārajā un atomu līmenī, kas prasa lielākas pūles, lai panāktu deformācijas.

Šī iemesla dēļ līkne piedzīvo pieaugumu, kas beidzas, sasniedzot maksimālo spriegumu σ _max.

No D uz E joprojām ir iespējama deformācija, bet ar mazāku slodzi. Paraugā (paraugā) veidojas tāda veida retināšana, ko sauc par striktūru, kas galu galā noved pie tā, ka lūzums tiek novērots E punktā. Tomēr jau D punktā materiālu var uzskatīt par salauztu.

Kā iegūt ražas piepūli?

Materiāla elastības robeža L _e ir maksimālais spriegums, ko tas var izturēt, nezaudējot elastību. To aprēķina ar koeficientu starp maksimālā spēka F _m lielumu un A parauga šķērsgriezuma laukumu.

L _e = F _m / A

Starptautiskajā sistēmā elastīgās robežas vienības ir N / m ² vai Pa (Pascals), jo tas ir stress. Elastīgā robeža un proporcionalitātes robeža punktā A ir ļoti tuvas vērtības.

Bet kā jau sākumā teikts, iespējams, ka tos nav viegli noteikt. Ražas spriegums, kas iegūts caur sprieguma-deformācijas līkni, ir praktiska tuvināšana elastības robežai, ko izmanto inženierijā.

Raža no stresa-deformācijas līknes

Lai to iegūtu, paralēli līnijai tiek novilkta līnija, kas atbilst elastīgajai zonai (tai, kas ievēro Hooke likumu), bet horizontālajā skalā pārvietojas aptuveni par 0,2% vai deformācijas 0,002 collas uz collu

Šī līnija stiepjas, līdz tā krusto līkni punktā, kura vertikālā koordināta ir vēlamā ražas sprieguma vērtība, kas apzīmēta ar σ _y , kā parādīts 3. attēlā. Šī līkne pieder citam kaļamā materiālam: alumīnijam.

3. attēls. Alumīnija spriedzes un deformācijas līkne, no kuras praksē nosaka ražas spriegumu. Avots: pašu gatavots.

Diviem kaļamiem materiāliem, piemēram, tēraudam un alumīnijam, ir dažādas spriedzes un deformācijas līknes. Piemēram, alumīnijam nav aptuveni horizontāla tērauda profila, kas redzams iepriekšējā sadaļā.

Citi materiāli, kas tiek uzskatīti par trausliem, piemēram, stikls, neiziet caur iepriekš aprakstītajiem posmiem. Pārrāvums notiek ilgi pirms ievērojamu deformāciju rašanās.

Svarīga informācija, kas jāpatur prātā

- Principā apsvērtie spēki neņem vērā modifikācijas, kas neapšaubāmi notiek parauga šķērsgriezuma laukumā. Tas rada nelielu kļūdu, kas tiek izlabota, diagrammējot faktiskos spriegumus, tos, kas ņem vērā platības samazinājumu, palielinoties parauga celmam.

- Apskatītās temperatūras ir normālas. Daži materiāli ir kaļami zemā temperatūrā un vairs nav kaļami, savukārt citi trausli augstākajā temperatūrā izturās kā kaļami.

Atsauces

1. Alus, F. 2010. Materiālu mehānika. Makgreiva kalns. 5. Izdevums. 47-57.
2. Inženieri Edge. Ražas stiprums. Atgūts no: engineersedge.com.
3. Ložņu stress. Atgūts no: instron.com.ar
4. Valera Negrete, J. 2005. Piezīmes par vispārējo fiziku. UNAM. 101-103.
5. Wikipedia. Ložņu. Atgūts no: Wikipedia.com