Механические испытания материалов

Испытание на растяжение — это относительно простой для понимания и объяснения метод испытания материала, и, возможно, его используют чаще остальных. При проведении этого испытания, образец материала растягивают вдоль продольной оси с помощью растягивающего приспособления испытательной машины.

Испытание на сжатие

Испытания на растяжение проводить сложно, особенно, если материал хрупкий — в таких случаях наблюдается большой разброс результатов. Альтернативным методом оценки прочности материала является испытание на сжатие, которое легче провести, если материал хрупкий, так как в этом случае разброс результатов будет меньшим.

 

Испытание твердости — это измерение сопротивления поверхности материала воздействию инструмента, внедряемого или вдавливаемого в поверхность (индентеров), или режущего инструмента. Испытание твердости проводят для определения сопротивления материала царапанью или стиранию. Кроме того, существует приближенная зависимость между твердостью материала и пределом прочности на растяжение.

Испытание на ударную прочность — это оценка сопротивления материала мгновенному приложению нагрузки. Стандартный образец в виде балки с насечками подвергают воздействию импульсной нагрузки, создаваемой маятниковым копром.

Испытание на крип (ползучесть)

Если материал долгое время находится под нагрузкой, то под воздействием постоянного напряжения он может непрерывно деформироваться, даже несмотря на то, что величины действующих на него напряжений значительно ниже предела упругости. Эта деформация материала, зависящая от времени его нахождения под нагрузкой, называется крипом, который, в конечном итоге, ведет к разрушению материала. В частности, понимание этого явления важно, если материал используют при температурах, превышающих половину значения температуры плавления или температуры размягчения, что, например, характерно для некоторых амальгамных фаз или многих пластических материалов. При температурах на 40 — 50% меньше абсолютной точки плавления материала, крип ничтожно мал.

­­­­­­­­­­­­­­­­К каким группам относятся материалы, диаграммы которых представлены на рисунках а, б и в?

2. Указать основные характеристики прочности на диаграмме растяжения в варианте а.

1.

НЕТ КАРТИНКИ

Вопросы для самоконтроля

Что такое статический момент сечения?

Статическим моментом площади плоской фигуры относительно оси, лежащей в той же плоскости, называется взятая по всей площади сумма произведений элементарных площадок на расстояния от них до этой оси

Что такое осевой и центробежный моменты инерции плоского сечения?

Осевой момент инерции фигуры – это интеграл произведений элементарных площадей на квадраты их расстояний до рассматриваемой оси.

Центробежный момент инерции фигуры – это интеграл произведений элементарных площадей на их расстояния до осей x и y:

Изменяются ли центробежные и осевые моменты инерции при повороте осей? При параллельном переносе?

Если оси координат поворачивать в своей плоскости вокруг начала координат, то полярный момент инерции останется неизменным, а осевые моменты будут изменяться, при этом их сумма останется величиной постоянной. Поскольку сумма переменных величин постоянна, то одна из них уменьшается, а другая увеличивается, и наоборот.

Что такое главные центральные оси инерции?

Оси, относительно которых центробежный момент инерции равен нулю, называют главными осями (иногда их называют главными осями инерции).

Какая связь существует между моментами инерции относительно параллельных осей, из которых одна является центральной?

Момент инерции относительно любой оси равен моменту инерции

относительно центральной оси, параллельной данной, плюс произведение площади фигуры на квадрат расстояния между осями.

Момент инерции относительно центральной оси меньше, чем момент инерции относительно любой нецентральной оси сечения, параллельной центральной

Напишите формулы для вычисления осевых моментов инерции для прямоугольника, равнобедренного треугольника, круга и кольца.

Для прямоугольника размером b × h: I_x = bh³ /12

Для квадрата со стороной а: I_x = a⁴ / 12

Для круга диаметром d: I_x = I_y ≈ 0,05 d⁴

Для кольцевого сечения размером D × d: I_x = I_y ≈ 0,05 (D⁴ - d⁴)