Φυσικά, οι ιδιότητες ενός φρεσκοπαρασκευασμένου μείγματος κονιάματος και ενός σκληρυμένου κονιάματος είναι εντελώς διαφορετικές. Οι κύριες ιδιότητες του μείγματος κονιάματος είναι η εργασιμότητα, η πλαστικότητα (κινητικότητα) και η ικανότητα συγκράτησης νερού και των σκληρυμένων κονιαμάτων - πυκνότητα, αντοχή και ανθεκτικότητα.
Η σωστή επιλογή της περιοχής εφαρμογής για λύσεις εξαρτάται αποκλειστικά από τις ιδιότητές τους.

Ιδιότητες μιγμάτων κονιαμάτων

Εργαστικότητα- την ιδιότητα του μείγματος κονιάματος να απλώνεται εύκολα σε πυκνή και λεπτή στρώση σε πορώδη βάση και να μην αποκολλάται κατά την αποθήκευση, τη μεταφορά και την άντληση.
Εξαρτάται από την πλαστικότητα (κινητικότητα) και την ικανότητα συγκράτησης νερού του μείγματος.

Πλαστικότητα του μείγματοςχαρακτηρίζεται από την κινητικότητά του, δηλαδή την ικανότητα να εξαπλώνεται υπό την επίδραση του ίδιου του βάρους ή των εξωτερικών δυνάμεων που ασκούνται σε αυτό. Η κινητικότητα σχεδόν όλων των μιγμάτων κονιάματος καθορίζεται από το βάθος βύθισης (σε cm) ενός τυπικού κώνου βάρους (300:4:2) g.
Ύψος κώνου 180 mm, διάμετρος βάσης 150 mm, γωνία κορυφής 30 °.
Στο εργαστήριο, ο κώνος τοποθετείται σε τρίποδο (Εικ. 1, α)· σε εργοτάξιο, αναρτάται σε αλυσίδα με δακτύλιο (Εικ. 1,6).

Εικ.1. Τρίποδο

Ο κώνος 3, που συγκρατείται από τον δακτύλιο, φέρεται στο μείγμα έτσι ώστε η κορυφή του να αγγίζει την επιφάνειά του. Στη συνέχεια ο κώνος απελευθερώνεται και βυθίζεται στο μείγμα υπό το βάρος του.
Χρησιμοποιώντας τις διαιρέσεις σε κλίμακα 6 ή στην επιφάνεια του κώνου, προσδιορίζεται το βάθος βύθισής του στο μείγμα. Εάν ο κώνος βυθιστεί σε βάθος 6 cm, αυτό σημαίνει ότι η κινητικότητα του μίγματος κονιάματος είναι 6 εκ.

Κινητικότητα του μίγματος κονιάματοςεξαρτάται κυρίως από την ποσότητα του νερού και του συνδετικού, τον τύπο του συνδετικού και του πληρωτικού, την αναλογία μεταξύ συνδετικού και πληρωτικού. Τα μείγματα λιπαρών κονιαμάτων είναι πιο ευκίνητα από τα λεπτά. Όλα τα άλλα είναι ίσα, οι λύσεις που βασίζονται σε ασβέστη και άργιλο είναι πιο ευκίνητες από τις λύσεις που βασίζονται σε τσιμέντο. Οι λύσεις σε φυσική άμμο είναι πιο κινητές από τις λύσεις σε τεχνητή (θρυμματισμένη) άμμο.
Επιλέγεται ο τύπος του συνδετικού υλικού και ρυθμίζεται η σύνθεση του κονιάματος ανάλογα με την απαιτούμενη αντοχή του κονιάματος και τις συνθήκες λειτουργίας του κτιρίου.

Η κινητικότητα του μίγματος κονιάματος μπορεί να ρυθμιστεί αυξάνοντας ή μειώνοντας την κατανάλωση συνδετικού υλικού ή νερού. Αυξάνοντας την περιεκτικότητα σε νερό και συνδετικό υλικό στο μείγμα κονιάματος, λαμβάνονται περισσότερα πλαστικά (κινητά) και εργάσιμα μείγματα

Λαμβάνεται ένα επεξεργάσιμο μείγμα κονιάματος με τη σωστή σύνθεση κόκκων των στερεών συστατικών του (άμμος, συνδετικό υλικό, πρόσθετα). Η ζύμη συνδετικού όχι μόνο γεμίζει τα κενά μεταξύ των κόκκων άμμου, αλλά περιβάλλει ομοιόμορφα τους κόκκους άμμου με ένα λεπτό στρώμα, μειώνοντας την εσωτερική τριβή.
Ένα μείγμα κονιάματος με κανονική ικανότητα συγκράτησης νερού είναι λειτουργικό και εύκολο στην τοποθέτηση, μαλακό, ο σοβατιστής δεν πιάνει το φτυάρι και εξασφαλίζει υψηλή παραγωγικότητα εργασίας.

Η ποιότητα της τοιχοποιίας και του σοβά εξαρτάται από την εργασιμότητα του μείγματος.
Ένα σωστά επιλεγμένο και καλά αναμεμειγμένο μίγμα κονιάματος γεμίζει σφιχτά ανομοιόμορφες περιοχές, κοιλότητες και ρωγμές στη βάση, έτσι επιτυγχάνεται μεγάλη επιφάνεια επαφής μεταξύ του κονιάματος και της βάσης, με αποτέλεσμα να αυξάνεται η στερεότητα της τοιχοποιίας και του σοβά και η αντοχή τους αυξάνεται.

Αποκόλληση- την ικανότητα του μίγματος κονιάματος να διαχωρίζεται σε στερεά και υγρά κλάσματα κατά τη μεταφορά και άντλησή του μέσω σωλήνων και εύκαμπτων σωλήνων.
Το μείγμα κονιάματος συχνά μεταφέρεται με ανατρεπόμενα φορτηγά και μετακινείται μέσω αγωγών χρησιμοποιώντας αντλίες κονιάματος. Ταυτόχρονα, δεν είναι ασυνήθιστο το μείγμα να διαχωρίζεται σε νερό (υγρή φάση) και άμμο και συνδετικό υλικό (στερεά φάση), με αποτέλεσμα να σχηματίζονται βύσματα σε σωλήνες και σωλήνες, η αφαίρεση των οποίων συνδέεται με μεγάλες απώλειες εργασίας και χρόνου.
Οι ιδιότητες στρωματοποίησης του μείγματος κονιάματος προσδιορίζονται στο εργαστήριο.

Ένας απλός τρόπος για να ελέγξετε το μείγμα για στρωματοποίηση είναι ο εξής. Το μείγμα κονιάματος τοποθετείται σε κουβά σε μια στρώση ύψους περίπου 30 cm και η κινητικότητά του προσδιορίζεται με έναν τυπικό κώνο. Μετά από 30 λεπτά, αφαιρέστε το πάνω μέρος του διαλύματος (περίπου 20 cm) και προσδιορίστε ξανά το βάθος βύθισης του κώνου. Εάν η διαφορά στις τιμές εμβάπτισης του κώνου είναι κοντά στο μηδέν, τότε το μείγμα κονιάματος θεωρείται μη διαχωριστικό· εάν είναι εντός 2 cm, το μείγμα θεωρείται μέτριας αποκόλλησης.
Μια διαφορά στις τιμές βύθισης κώνου μεγαλύτερη από 2 cm υποδηλώνει ότι το μείγμα κονιάματος στρωματοποιείται.

Εάν η σύνθεση του μείγματος κονιάματος επιλεγεί σωστά και η αναλογία δέσμευσης νερού έχει ρυθμιστεί σωστά, τότε το μείγμα κονιάματος θα είναι κινητό, λειτουργικό, θα έχει καλή ικανότητα συγκράτησης νερού και δεν θα αποκολλάται.
Τα πλαστικοποιητικά πρόσθετα, τόσο ανόργανα όσο και οργανικά, αυξάνουν την ικανότητα συγκράτησης νερού των μιγμάτων κονιάματος και μειώνουν την αποκόλλησή τους

Πηλός- ένα πλαστικό φυσικό υλικό που χρησιμοποιείται στις κατασκευές, τις λαϊκές χειροτεχνίες, τη θεραπεία και τη θεραπεία του σώματος και σε άλλους τομείς της ανθρώπινης ζωής. Είναι αυτή η ευρεία χρήση που καθορίζεται από ορισμένες ιδιότητες και ιδιότητες του πηλού. Και οι ιδιότητες του πηλού επηρεάζονται σε μεγάλο βαθμό από τη σύνθεσή του.

Εφαρμογή πηλού

Ο πηλός είναι πολύ προσιτός, και τα οφέλη του είναι ανεκτίμητα, και ως εκ τούτου έχει χρησιμοποιηθεί από τους ανθρώπους από την αρχαιότητα. Υπάρχουν πολλές αναφορές για αυτό το υπέροχο υλικό σε εγχειρίδια ιστορίας όλων των χωρών του κόσμου.

Κατασκευή. Επί του παρόντος, ο πηλός χρησιμοποιείται ως υλικό για την κατασκευή κόκκινων τούβλων. Ο πηλός μιας συγκεκριμένης σύνθεσης χυτεύεται και ψήνεται χρησιμοποιώντας μια συγκεκριμένη τεχνολογία για να ληφθεί μια ανθεκτική και φθηνή ράβδος - ένα τούβλο. Και κτίρια και κατασκευές χτίζονται ήδη από τούβλα. Σε ορισμένες χώρες και περιοχές, ο πηλός εξακολουθεί να χρησιμοποιείται για την κατασκευή σπιτιών - καλύβες από λάσπη· η χρήση του πηλού είναι ευρέως διαδεδομένη στην κατασκευή φούρνων από τούβλα, όπου ο πηλός χρησιμεύει ως συνδετικό υλικό (ως τσιμέντο). Ο ίδιος πηλός χρησιμοποιείται και για σοβάτισμα εστιών.

Φάρμακο.Ευεξία και παραδοσιακό φάρμακοχρησιμοποιεί πηλό με τη μορφή λασπόλουτρων και μασκών. Το όλο θέμα είναι να θρέψεις την επιφάνεια του δέρματος με τα ευεργετικά στοιχεία του πηλού. Φυσικά, δεν θα λειτουργήσει όλος ο πηλός εδώ.

Αναμνηστικά και πιάτα. Συνδυάζω δύο μεγάλες κατευθύνσεις σε μία, αφού πολλά παραδείγματα πιάτων έχουν μόνο αναμνηστικό χαρακτήρα. Πιάτα, γλάστρες, κανάτες και βάζα υπάρχουν σε αφθονία στα σύγχρονα καταστήματα. Ούτε μια έκθεση δεν είναι ολοκληρωμένη χωρίς την πώληση πήλινων αναμνηστικών - καπνιστών παιχνιδιών, σφυρίχτρες, πινακίδων, μπρελόκ και πολλά άλλα. Εσείς και εγώ θα προσπαθήσουμε να δημιουργήσουμε πολλά πράγματα μόνοι μας.

Ο πηλός μπορεί να συμπεριληφθεί σύνθεση άλλων υλικών. Ο λεπτός αλεσμένος πηλός Chasovoyar, για παράδειγμα, είναι στοιχείο καλλιτεχνικών χρωμάτων (γκουάς), σάλτσας, παστέλ και σαγκουίνι. Διαβάστε σχετικά στα άρθρα "Βοήθεια στον καλλιτέχνη".

Ιδιότητες του πηλού

Χρώμα.Ο πηλός διαφόρων συνθέσεων έχει πολλές αποχρώσεις. Ο πηλός ονομάζεται από τα χρώματά του: κόκκινο, μπλε, λευκό... Ωστόσο, με το στέγνωμα και το περαιτέρω ψήσιμο, το χρώμα μπορεί να αλλάξει εντελώς. Αυτό αξίζει να προσέξετε όταν εργάζεστε με πηλό.

Πλαστική ύλη.Ήταν η ικανότητα να παραμορφώνεται και να διατηρεί το σχήμα που του δόθηκε που επέτρεψε στον άνθρωπο να βρει τη χρήση του πηλού στην καθημερινή του ζωή. Αξίζει να σημειωθεί εδώ ότι όλα εξαρτώνται από τη συνοχή - την αναλογία της ποσότητας νερού, αργίλου και άμμου. Για διάφορα έργααπαιτούνται διαφορετικές συνθέσεις. Έτσι, για τη γλυπτική, η άμμος μπορεί να είναι εντελώς περιττή.

Υγροσκοπικότηταεπιτρέπει στον άργιλο να απορροφά νερό, αλλάζοντας το ιξώδες και τις ιδιότητες πλαστικότητάς του. Αλλά μετά το ψήσιμο, τα προϊόντα αργίλου αποκτούν αντοχή στο νερό, αντοχή και ελαφρότητα. Η ανάπτυξη της τεχνολογίας κατέστησε δυνατή την απόκτηση πήλινων σκευών και πορσελάνης, τα οποία είναι απαραίτητα στον σύγχρονο κόσμο.

Αντοχή στη φωτιά. Ένα ακίνητο που χρησιμοποιείται περισσότερο στις κατασκευές παρά στις καλλιτεχνικές χειροτεχνίες, εκτός από το ψήσιμο προϊόντων. Η τεχνολογία ψησίματος είναι διαφορετική για μια συγκεκριμένη σύνθεση αργίλου. Στενά συνδεδεμένη με την ξήρανση και το ψήσιμο είναι η ιδιότητα της συρρίκνωσης ή συμπιεστότητας του πηλού - μια αλλαγή στη μάζα και το μέγεθος λόγω της αφαίρεσης μέρους του νερού από τη σύνθεση.

Σύνθεση αργίλου

Οι ιδιότητες του πηλού καθορίζονται από τη χημική του σύνθεση. Για ΔΙΑΦΟΡΕΤΙΚΟΙ ΤΥΠΟΙοι άργιλοι χαρακτηρίζονται από διαφορετικές χημικές συνθέσεις. Για παράδειγμα, ο κόκκινος πηλός περιέχει πολλά οξείδια σιδήρου. Ο πηλός περιέχει βασικά ορισμένες ουσίες - ορυκτά αργίλου - οι οποίες σχηματίζονται κατά τη διάρκεια διαφόρων φυσικά φαινόμενα. Η μορφή του άρθρου δεν προβλέπει την εξέταση των χημικών ιδιοτήτων και της σύνθεσης του πηλού, επομένως δεν θα υπεισέλθω σε λεπτομέρειες.

Η σύνθεση του πηλού κατάλληλου για χρήση σε λαϊκές τέχνες, όπως ήδη αναφέρθηκε, καθορίζεται από τρία σημαντικά στοιχεία: ορυκτά αργίλου, νερό και άμμο.

Οι αναλογίες αυτών των στοιχείων μπορούν να αλλάξουν, αν και είναι πολύ πιο εύκολο να προστεθούν παρά να αφαιρεθούν. Έτσι, για παράδειγμα, ο ξηρός πηλός μπορεί να διαλυθεί γρήγορα, ωστόσο, δεν είναι καθόλου εύκολο να γίνει πηλός τόσο υγρός όσο η ξινή κρέμα κατάλληλος για μοντελοποίηση. Η άμμος είναι πολύ εύκολο να προστεθεί, αλλά η αφαίρεσή της από τον πηλό είναι μια μη τετριμμένη εργασία.

Υπάρχουν «άπαχοι» και «λιπαροί» πηλοί. Η κλίμακα "περιεκτικότητας σε λίπος" καθορίζει τον συντελεστή πλαστικότητας και οι συνδετικές ιδιότητες του πηλού σας επιτρέπουν να προσαρμόσετε την περιεκτικότητα σε λίπος αναμειγνύοντάς το με άλλα φυσικά υλικά, για παράδειγμα, με άμμο. Ο άπαχος πηλός έχει μικρότερη πλαστικότητα, η δεσμευτική του δύναμη είναι πιο αδύναμη, αλλά συρρικνώνεται λιγότερο κατά το στέγνωμα και το ψήσιμο.

Κοιτάσματα αργίλου βρίσκονται σε διάφορες πολιτείες σε όλο τον κόσμο. Αυτό εξασφάλισε τη χρήση του από τεχνίτες διαφορετικών εθνικοτήτων και συνέβαλε στην εμφάνιση μιας τέτοιας ποικιλίας προϊόντων και τεχνολογιών.

Οι τεχνίτες έχουν μάθει να ελέγχουν τη συμπεριφορά και την κατάσταση του πηλού μέσα από διάφορες προσθήκες στη σύνθεση. Με αυτόν τον τρόπο μπορείτε να αραιώσετε τον πηλό, να τον εκλούσετε, να του δώσετε μεγαλύτερη αντοχή στη φωτιά και να μειώσετε τη συρρίκνωση. Ως αποτέλεσμα τέτοιων χειρισμών, ένας έμπειρος τεχνίτης θα είναι σε θέση να αποκτήσει τελικά ένα προϊόν υψηλής ποιότητας, υψηλής τέχνης.

Εκθεση ΙΔΕΩΝ

κατά πειθαρχία:

"Τεχνολογία δομικών υλικών"

"Φυσική βάση πλαστικότητας και αντοχής μετάλλων"

Γίνεται από μαθητή

Ελέγχθηκε από τον δάσκαλο

Εισαγωγή

Οι κύριες μηχανικές ιδιότητες είναι αντοχή, πλαστικότητα, ελαστικότητα, ιξώδες, σκληρότητα.

Γνωρίζοντας τις μηχανικές ιδιότητες, ο σχεδιαστής κατά το σχεδιασμό επιλέγει εύλογα το κατάλληλο υλικό που εξασφαλίζει την αξιοπιστία και την ανθεκτικότητα των μηχανών και των κατασκευών με το ελάχιστο βάρος τους.

Η πλαστικότητα και η αντοχή είναι από τις πιο σημαντικές ιδιότητες στερεά.

Και οι δύο αυτές ιδιότητες, που σχετίζονται αμοιβαία μεταξύ τους, καθορίζουν την ικανότητα των στερεών να αντιστέκονται σε μη αναστρέψιμες αλλαγές σχήματος και μακροσκοπική καταστροφή, δηλαδή τη διαίρεση ενός σώματος σε μέρη ως αποτέλεσμα μικροσκοπικών ρωγμών που εμφανίζονται σε αυτό υπό την επίδραση εξωτερικών ή εσωτερικών πεδία δύναμης.

Για έναν τεχνολόγο, η πλαστικότητα είναι πολύ σημαντική, καθορίζοντας τη δυνατότητα κατασκευής προϊόντων. διαφορετικοί τρόποιεπεξεργασίες πίεσης με βάση την πλαστική παραμόρφωση του μετάλλου.

Τα υλικά με αυξημένη ολκιμότητα είναι λιγότερο ευαίσθητα στους συγκεντρωτές τάσεων και σε άλλους παράγοντες ευθραυστότητας.

Με βάση δείκτες αντοχής, πλαστιμότητας κ.λπ., πραγματοποιείται συγκριτική αξιολόγηση διαφόρων μετάλλων και κραμάτων, καθώς και ποιοτικός έλεγχος κατά την κατασκευή των προϊόντων.

Στη φυσική και την τεχνολογία, η πλαστικότητα είναι η ικανότητα ενός υλικού να αποκτά υπολειμματικές παραμορφώσεις χωρίς καταστροφή και να τις διατηρεί μετά την αφαίρεση του φορτίου.

Η ιδιότητα της πλαστικότητας είναι ζωτικής σημασίας για τέτοιες τεχνολογικές εργασίες όπως η σφράγιση, το σχέδιο, το σχέδιο, η κάμψη κ.λπ.

Η αντοχή των στερεών, με την ευρεία έννοια, είναι η ιδιότητα των στερεών να αντιστέκονται στην καταστροφή (διαχωρισμός σε μέρη), καθώς και σε μη αναστρέψιμες αλλαγές στο σχήμα (πλαστική παραμόρφωση) υπό την επίδραση εξωτερικών φορτίων. Με στενή έννοια - αντίσταση στην καταστροφή.

Σκοπός αυτής της εργασίας είναι να μελετήσει τη φυσική βάση της πλαστικότητας και της αντοχής των μετάλλων.

1. Φυσική βάση της αντοχής των μετάλλων

Η δύναμη είναι θεμελιώδης ιδιότητα των στερεών. Καθορίζει την ικανότητα του σώματος να αντέχει τη δράση εξωτερικών δυνάμεων χωρίς καταστροφή. Τελικά, όπως είναι γνωστό, η ισχύς καθορίζεται από το μέγεθος και τη φύση του διατομικού δεσμού, τη δομική και ατομική-μοριακή κινητικότητα των σωματιδίων που αποτελούν το στερεό. Ο μηχανισμός αυτού του φαινομένου παραμένει άλυτος επί του παρόντος. Το ερώτημα παραμένει ασαφές σχετικά με τη φύση της αντοχής, σχετικά με την ουσία των διεργασιών που συμβαίνουν σε ένα υλικό υπό φορτίο. Σε θέματα δύναμης, όχι μόνο δεν υπάρχει πλήρης φυσική θεωρία, αλλά ακόμη και στις πιο βασικές ιδέες υπάρχουν διαφορές απόψεων και αντίθετες απόψεις.

Ο απώτερος στόχος της μελέτης του μηχανισμού καταστροφής θα πρέπει να είναι η αποσαφήνιση των βασικών αρχών δημιουργίας νέων υλικών με δεδομένες ιδιότητες, η βελτίωση των υπαρχόντων υλικών και ο εξορθολογισμός των μεθόδων επεξεργασίας τους.

Η αντοχή είναι η ιδιότητα των στερεών που αντιστέκονται στην καταστροφή, καθώς και στις μη αναστρέψιμες αλλαγές στο σχήμα. Ο κύριος δείκτης αντοχής είναι η προσωρινή αντίσταση, που προσδιορίζεται στη ρήξη ενός κυλινδρικού δείγματος που έχει προηγουμένως ανόπτηση. Με βάση την αντοχή τους, τα μέταλλα μπορούν να χωριστούν στις ακόλουθες ομάδες:

εύθραυστο (η προσωρινή αντίσταση δεν υπερβαίνει τα 50 MPa) - κασσίτερος, μόλυβδος, βισμούθιο, καθώς και μαλακά αλκαλικά μέταλλα.

ανθεκτικό (από 50 έως 500 MPa) - μαγνήσιο, αλουμίνιο, χαλκός, σίδηρος, τιτάνιο και άλλα μέταλλα που αποτελούν τη βάση των πιο σημαντικών δομικών κραμάτων.

υψηλής αντοχής (πάνω από 500 MPa) - μολυβδαίνιο, βολφράμιο, νιόβιο κ.λπ.

Η έννοια της αντοχής δεν ισχύει για τον υδράργυρο, αφού είναι υγρό.

Η αντοχή σε εφελκυσμό των μετάλλων φαίνεται στον Πίνακα 1.

Τραπέζι 1.

Αντοχή μετάλλων

Η πλειοψηφία τεχνικά χαρακτηριστικάΗ αντοχή προσδιορίζεται ως αποτέλεσμα μιας στατικής δοκιμής εφελκυσμού. Το δείγμα, στερεωμένο στις λαβές της μηχανής δοκιμής εφελκυσμού, παραμορφώνεται υπό ένα στατικό, σταδιακά αυξανόμενο φορτίο. Κατά τη διάρκεια της δοκιμής, κατά κανόνα, καταγράφεται αυτόματα ένα διάγραμμα εφελκυσμού που εκφράζει τη σχέση μεταξύ φορτίου και παραμόρφωσης. Οι μικρές παραμορφώσεις προσδιορίζονται με πολύ υψηλή ακρίβεια από μετρητές καταπόνησης.

Για να εξαλειφθεί η επίδραση των μεγεθών των δειγμάτων, πραγματοποιούνται δοκιμές εφελκυσμού σε τυπικά δείγματα με μια ορισμένη αναλογία μεταξύ του υπολογισμένου μήκους l0 και της επιφάνειας διατομής F0.

Τα πιο ευρέως χρησιμοποιούμενα δείγματα στρογγυλό τμήμα: μακρύ με l 0 /d 0 = 10 ή κοντό με l 0 /d 0 = 5 (όπου d 0 είναι η αρχική διάμετρος του δείγματος).

Στο Σχ. Το 1α δείχνει το διάγραμμα εφελκυσμού του ανοπτημένου χάλυβα χαμηλής περιεκτικότητας σε άνθρακα. Σε φορτίο που αντιστοιχεί στο αρχικό μέρος του διαγράμματος, το υλικό υφίσταται μόνο ελαστική παραμόρφωση, η οποία εξαφανίζεται εντελώς μετά την αφαίρεση του φορτίου.

Μέχρι το σημείο α, αυτή η παραμόρφωση είναι ανάλογη με το φορτίο ή την αποτελεσματική τάση

όπου P είναι το φορτίο που εφαρμόζεται. F o είναι η αρχική περιοχή διατομής του δείγματος.

Το φορτίο στο σημείο α, που ορίζει το άκρο της ευθύγραμμης τομής του διαγράμματος εφελκυσμού, αντιστοιχεί στο όριο της αναλογικότητας.

Θεωρητικό όριο αναλογικότητας- μέγιστη τάση μέχρι την οποία διατηρείται η γραμμική σχέση τάσης (φορτίο) και παραμόρφωσης

σ pc = P pc / F 0.

Δεδομένου ότι μπορεί να υπάρχουν σφάλματα κατά τον προσδιορισμό της θέσης του σημείου α στο διάγραμμα, συνήθως χρησιμοποιούν υπό όρους όριο αναλογικότητας, η οποία νοείται ως η τάση που προκαλεί μια ορισμένη απόκλιση από γραμμική εξάρτηση, για παράδειγμα το tg alpha αλλάζει στο 50% της αρχικής του τιμής.

Η γραμμική σχέση μεταξύ τάσης και παραμόρφωσης μπορεί να εκφραστεί με τον νόμο του Hooke:

σ = Ε έψιλον,

όπου έψιλον = (δέλτα l/l o) 100% - σχετική παραμόρφωση.

δέλτα l - απόλυτη επιμήκυνση, mm.

l 0 - αρχικό μήκος του δείγματος, mm.

Εικ. 1 Διάγραμμα εφελκυσμού χάλυβα χαμηλής περιεκτικότητας σε άνθρακα (a) και διάγραμμα για τον προσδιορισμό της υπό όρους αντοχής διαρροής σ0,2 (β)

Ο συντελεστής αναλογικότητας Ε (γραφικά ίσος με tg άλφα), που χαρακτηρίζει τις ελαστικές ιδιότητες του υλικού, ονομάζεται κανονικός συντελεστής ελαστικότητας.

Σε μια δεδομένη τιμή τάσης, καθώς αυξάνεται ο συντελεστής, το μέγεθος της ελαστικής παραμόρφωσης μειώνεται, δηλ. αυξάνεται η ακαμψία (σταθερότητα) της κατασκευής (προϊόν). Επομένως, ο συντελεστής Ε ονομάζεται επίσης συντελεστής ακαμψίας.

Το μέγεθος του συντελεστή εξαρτάται από τη φύση του κράματος και αλλάζει ελαφρώς με τις αλλαγές στη σύνθεση, τη δομή και τη θερμική επεξεργασία του.

Για παράδειγμα, για διάφορους χάλυβες άνθρακα και κράματος μετά από οποιαδήποτε επεξεργασία E = 21000 kgf/mm 2.

Θεωρητικό όριο ελαστικότητας- η μέγιστη τάση μέχρι την οποία το δείγμα δέχεται μόνο ελαστική παραμόρφωση:

σ up = P up /F 0 .

Εάν η ενεργός τάση σε ένα τμήμα (κατασκευή) είναι μικρότερη από μονάδα σ, τότε το υλικό θα λειτουργήσει στην περιοχή των ελαστικών παραμορφώσεων.

Λόγω της δυσκολίας προσδιορισμού της μονάδας σ, πρακτικά χρησιμοποιούν υπό όρους ελαστικό όριο, που νοείται ως η τάση που προκαλεί υπολειμματική παραμόρφωση 0,005-0,05% του αρχικού υπολογισμένου μήκους του δείγματος. Ο προσδιορισμός του ορίου ελαστικότητας υπό όρους υποδεικνύει την ποσότητα της υπολειπόμενης παραμόρφωσης, για παράδειγμα σ0,005 κ.λπ.

Για τα περισσότερα υλικά, τα θεωρητικά όρια ελαστικότητας και αναλογικότητας είναι κοντά σε μέγεθος. Για ορισμένα υλικά, όπως ο χαλκός, το όριο ελαστικότητας είναι μεγαλύτερο από το αναλογικό όριο.

Αντοχή διαρροής- φυσική και υπό όρους - χαρακτηρίζει την αντοχή του υλικού σε μικρές πλαστικές παραμορφώσεις.

Φυσική δύναμη διαρροής- τάση στην οποία εμφανίζεται αύξηση της παραμόρφωσης υπό σταθερό φορτίο

σ t = P T /F 0 .

Στο διάγραμμα εφελκυσμού, η αντοχή διαρροής αντιστοιχεί στο οριζόντιο τμήμα c - d, όταν παρατηρείται πλαστική παραμόρφωση (επιμήκυνση) - η «ροή» του μετάλλου υπό σταθερό φορτίο.

Τα περισσότερα τεχνικά μέταλλα και κράματα δεν έχουν οροπέδιο απόδοσης. Για αυτούς καθορίζεται συχνότερα δύναμη απόδειξης- τάση που προκαλεί υπολειμματική παραμόρφωση ίση με το 0,2% του αρχικού μήκους σχεδιασμού του δείγματος (Εικ. 1, β):

σ0,2 =P 0,2 /F 0

Με περαιτέρω φόρτωση, η πλαστική παραμόρφωση αυξάνεται όλο και περισσότερο, κατανέμεται ομοιόμορφα σε ολόκληρο τον όγκο του δείγματος.

Στο σημείο Β, όπου το φορτίο φτάνει στη μέγιστη τιμή του, το πολύ αδύναμο σημείοτο δείγμα αρχίζει να σχηματίζει έναν "λαιμό" - μια στένωση της διατομής. η παραμόρφωση συγκεντρώνεται σε μια περιοχή - πηγαίνει από ομοιόμορφη σε τοπική.

Η τάση στο υλικό σε αυτό το σημείο της δοκιμής ονομάζεται αντοχή εφελκυσμού.

Κατά το σχεδιασμό δομικών στοιχείων και εξαρτημάτων μηχανής, είναι απαραίτητο να γνωρίζουμε τις μηχανικές και πλαστικές ιδιότητες των υλικών. Για το σκοπό αυτό κατασκευάζονται τυπικά δείγματα,που υπόκεινται σε καταστροφή στη μηχανή δοκιμών. Για τη δοκιμή εφελκυσμού, συνιστάται η χρήση κυλινδρικών και επίπεδων δειγμάτων. Το υπολογισμένο μήκος των κυλινδρικών δειγμάτων πρέπει να είναι ίσο με ℓ 0 =5d 0 ή ℓ 0 =10d 0. Τα δείγματα με μήκος σχεδίασης ℓ 0 =5d 0 ονομάζονται βραχέα και τα δείγματα με ℓ 0 =10d 0 ονομάζονται μακρά. Η χρήση μικρών δειγμάτων είναι προτιμότερη. Ως κύρια χρησιμοποιούνται δείγματα με διάμετρο d 0 = 10 mm. Τα δείγματα με μικρότερες (μερικές φορές μεγαλύτερες) διαμέτρους ή μη κυκλικές διατομές ονομάζονται αναλογικά. Το εκτιμώμενο μήκος ℓ 0 στο δείγμα διακρίνεται από κινδύνους.

Το εκτιμώμενο μήκος του δείγματος μπορεί να εκφραστεί ως προς το εμβαδόν της διατομής:

Έτσι για σύντομα δείγματα:

για μεγάλα δείγματα:

Αυτές οι σχέσεις χρησιμοποιούνται για τον προσδιορισμό του μήκους σχεδιασμού των δειγμάτων ορθογώνιας διατομής.

Οι σχέσεις μεταξύ των μηκών εργασίας ℓ και υπολογισθέντων ℓ 0 παίρνουν:

για κυλινδρικά δείγματα: από ℓ = ℓ 0 + 0,5d 0 έως ℓ = ℓ 0 + 3d 0 ;

για επίπεδα δείγματα με πάχος 4 mm και άνω:

Ο κύριος στόχος μιας δοκιμής εφελκυσμού είναι η κατασκευή ενός διαγράμματος τάσης-παραμόρφωσης, δηλαδή η σχέση μεταξύ της δύναμης που ασκεί στο δείγμα και της επιμήκυνσής του.

Η μηχανή δοκιμής προσδίδει μια εξαναγκασμένη επιμήκυνση στο δείγμα και καταγράφει τη δύναμη αντίστασης του δείγματος, δηλαδή το φορτίο που αντιστοιχεί σε αυτή την επιμήκυνση. Τα αποτελέσματα του πειράματος καταγράφονται χρησιμοποιώντας μια συσκευή διαγράμματος σε χαρτί με τη μορφή διαγράμματος εφελκυσμού σε συντεταγμένες F – Δℓ. Μια καμπύλη εφελκυσμού δείγματος τυπική για μαλακό χάλυβα φαίνεται στο σχήμα.

Αυτή η καμπύλη μπορεί να χωριστεί σε τέσσερα οικόπεδα.Το ευθύ τμήμα της ΟΑ ονομάζεται περιοχή ελαστικότητας.Εδώ το υλικό του δείγματος υφίσταται μόνο ελαστικές παραμορφώσεις. Η σχέση μεταξύ του φορτίου στο δείγμα και της παραμόρφωσής του υπακούει στο νόμο του Hooke:

Η επιμήκυνση Δℓ στο τμήμα ΟΑ είναι πολύ μικρή.

Καλείται η ενότητα VK ιστοσελίδαγενικός ρευστότητα,και τμήμα VK – πλατφόρμα τζίρου.Εδώ υπάρχει σημαντική αλλαγή στο μήκος του δείγματος χωρίς αισθητή αύξηση του φορτίου. Η παρουσία ενός οροπεδίου απόδοσης είναι χαρακτηριστική του χάλυβα χαμηλής περιεκτικότητας σε άνθρακα.

Το τμήμα του CS καλείται περιοχή σκλήρυνσης. Εδώ το υλικό παρουσιάζει και πάλι την ικανότητα να αυξάνει την αντίσταση με αυξανόμενη παραμόρφωση. Η περιοχή σκλήρυνσης του υλικού στο διάγραμμα εφελκυσμού εκτείνεται μέχρι το σημείο C, η τεταγμένη του οποίου είναι ίση με το μεγαλύτερο φορτίο στο δείγμα F max.

Ξεκινώντας από το σημείο Γ, η φύση της παραμόρφωσης του δείγματος αλλάζει απότομα. Καθώς το φορτίο στο δείγμα αυξήθηκε από 0 σε F, όλα τα τμήματα του δείγματος επιμήκυναν εξίσου - το δείγμα παρουσίασε ομοιόμορφη παραμόρφωση. Με την επίτευξη του μέγιστου φορτίου, η παραμόρφωση του δείγματος αρχίζει να συγκεντρώνεται σε κάποιο πιο αδύναμο σημείο σε όλο το μήκος του. Στη συνέχεια, η επιμήκυνση του δείγματος συμβαίνει με μείωση της δύναμης (τμήμα SD). Σε αυτή την περίπτωση, η επιμήκυνση του δείγματος είναι τοπικής φύσης. Σε αυτή τη θέση του δείγματος, οι διαστάσεις της διατομής μειώνονται έντονα (σχηματίζεται ένας λεγόμενος λαιμός) και το μήκος αυτής της τομής αυξάνεται. Επομένως, καλείται η ενότητα SD τόπος τοπικού κύκλου εργασιών. Τελεία ρεαντιστοιχεί στο διάγραμμα καταστροφή του δείγματος.

Εάν το δείγμα δοκιμής δεν καταστραφεί, αλλά εκφορτωθεί (για παράδειγμα, στο σημείο H), τότε κατά τη διαδικασία εκφόρτωσης η σχέση μεταξύ της δύναμης P και της επιμήκυνσης Δℓ θα αντιπροσωπεύεται από μια ευθεία γραμμή NM, η οποία θα είναι παράλληλη στην ΟΑ. Το μήκος του μη φορτωμένου δείγματος θα είναι μεγαλύτερο από το αρχικό μήκος κατά OH. Το τμήμα OM αντιπροσωπεύει υπολειπόμενη ή πλαστική επιμήκυνση. Όταν το δείγμα επαναφορτωθεί, το διάγραμμα εφελκυσμού παίρνει τη μορφή ευθείας γραμμής NM και στη συνέχεια καμπύλης NSD, σαν να μην υπήρχε ενδιάμεση εκφόρτωση.

Μια σειρά από πλαστικά υλικά(κράμα χάλυβες, μπρούτζοι, ορείχαλκος, κράματα αλουμινίου, κράματα τιτανίου κ.λπ.) δεν έχουν φυσική αντοχή.Στο διάγραμμα τάσης-παραμόρφωσης τέτοιων υλικών, μετά το σημείο Β παρατηρείται ταχεία αύξηση της πλαστικής παραμόρφωσης. Απόλυτη αντοχή διαρροήςΤο F t αντιστοιχεί στο σημείο Β στο διάγραμμα τάνυσης, ορίζεται ως το φορτίο στο οποίο η πλαστική παραμόρφωση είναι 0,2%.

Για να ποσοτικοποιηθούν οι μηχανικές ιδιότητες ενός υλικού, το διάγραμμα τάσης-παραμόρφωσης F= φά(Δℓ) (ανακατασκευασμένο σε συντεταγμένες. Για αυτό, οι τιμές δύναμης F διαιρούνται με την αρχική περιοχή του δείγματος A 0, δηλαδή = F/ A 0, και η επιμήκυνση Δℓ διαιρείται με το αρχικό μήκος του υπολογιζόμενο μέρος του δείγματος ℓ 0,

Ως αποτέλεσμα, λαμβάνουμε ένα διάγραμμα της εξάρτησης της κανονικής τάσης από τη σχετική διαμήκη καταπόνηση, το οποίο θα χαρακτηρίζει τις ιδιότητες του υλικού και όχι τις ιδιότητες ενός συγκεκριμένου δείγματος. Αυτό το διάγραμμα ονομάζεται υποθετικός, δεδομένου ότι ο υπολογισμός δεν λαμβάνει υπόψη τις αλλαγές στο μήκος και την περιοχή της διατομής του δείγματος κατά την τάνυση.

Τα κύρια μηχανικά χαρακτηριστικά είναι:

Όριο αναλογικότητας: σ pts = F pts / A 0

Ισχύς διαρροής: σ t = F t / A 0

Αντοχή εφελκυσμού: σ in = F in / A 0

Χαρακτηριστικά πλαστικότητας:

σχετική επέκταση

σχετική στένωση

όπου A w είναι η περιοχή διατομής του δείγματος (λαιμός) στο στενότερο σημείο μετά την καταστροφή.

Ειδικό έργο παραμόρφωσης: α = F σε Δℓ/V,

όπου V είναι ο όγκος του δείγματος δοκιμής,

V = A 0 · ℓ 0 .

Ας υπενθυμίσουμε ότι οι μέγιστες τάσεις σ στο δεν μπορούν να υπερβαίνουν τα 1200 MPa για δομικά υλικά.

Διάγραμμα συμπίεσης πλαστικών υλικών

Τα δείγματα χάλυβα τοποθετούνται σε μια μηχανή δοκιμής και υποβάλλονται σε συμπίεση.

Στο πρώτο στάδιο της φόρτωσης ενός δείγματος χάλυβα, το υλικό υφίσταται ελαστική παραμόρφωση. Η σχέση μεταξύ εφαρμοζόμενης δύναμης και παραμόρφωσης στο διάγραμμα είναι γραμμική. Λίγο καιρό μετά την έναρξη της δοκιμής, το υλικό φτάνει σε κατάσταση ρευστότητας. Ταυτόχρονα, το βέλος του μετρητή αντοχής σταματά και οι τεταγμένες στο διάγραμμα σταματούν να μεγαλώνουν. Το δείγμα παραμορφώνεται υπό σταθερό φορτίο. Το φορτίο που αντιστοιχεί στην κατάσταση ρευστότητας F T του υλικού καταγράφεται στο ημερολόγιο δοκιμής. Με περαιτέρω συμπίεση του δείγματος, οι ενδείξεις του μετρητή αντοχής αρχίζουν να αυξάνονται ξανά. Το δείγμα συμπιέζεται συνεχώς, η διατομή του αυξάνεται και ελλείψει λίπανσης στα άκρα του δείγματος αποκτά σχήμα βαρελιού. Αυτό εξηγείται από το γεγονός ότι υπάρχει μια δύναμη τριβής μεταξύ των πλακών στήριξης και των άκρων του δείγματος, η οποία δεν επιτρέπει σε μέρη του δείγματος που βρίσκονται δίπλα στις πλάκες στήριξης να κινούνται στην εγκάρσια κατεύθυνση. Αυτό το φαινόμενο μπορεί να εξασθενήσει με λίπανση των άκρων του δείγματος.

Δεν είναι δυνατόν να καταστραφεί ένα δείγμα χάλυβα. Η δοκιμή σταματά με φορτίο περίπου διπλάσιο από την αντοχή διαρροής F T. Η εμφάνιση των δειγμάτων πριν και μετά τη δοκιμή φαίνεται στο σχήμα. Ένα τυπικό διάγραμμα συμπίεσης χάλυβα χαμηλής περιεκτικότητας σε άνθρακα σε συντεταγμένες F – Δℓ φαίνεται στο Σχ. στα δεξιά.

Διάγραμμα εφελκυσμού και συμπίεσης εύθραυστων υλικών

Η διαδικασία δοκιμής για εύθραυστα υλικά είναι η ίδια όπως και για τη δοκιμή όλκιμων υλικών.Επομένως, ας σταθούμε στις κύριες διαφορές στη συμπεριφορά των εύθραυστων υλικών. Το σχήμα δείχνει ένα διάγραμμα συμπίεσης (καμπύλη 1) και τάσης (καμπύλη 2).

Τα εύθραυστα υλικά στερούνται πάντα ένα οροπέδιο απόδοσης, αν και πολλά υλικά έχουν ορισμένες πλαστικές ιδιότητες. Για αυτά τα υλικά η αντοχή σε εφελκυσμό θεωρείται επικίνδυνη κατάσταση. Πρέπει πάντα να το θυμόμαστε αυτό Η αντοχή σε εφελκυσμό των εύθραυστων υλικών είναι πολλές φορές μεγαλύτερη σε θλίψη. Για το χυτοσίδηρο αυτή η τιμή φτάνει τις 3-4 φορές. Όσον αφορά τα οικοδομικά υλικά, αυτή η διαφορά μπορεί να φτάσει και το δεκαπλάσιο.

Πειράματα έδειξαν ότι οι εξισώσεις Genki-Ilyushin που διέπουν το μοντέλο πλαστικότητας περιγράφουν αρκετά καλά τη διαδικασία της μονοτονικής φόρτισης. Με αυτή τη διαδικασία, σε όλα τα στάδια φόρτωσης ( εξωτερικές δυνάμεις, θερμοκρασίες κ.λπ.) η ένταση του στρες αυξάνεται συνεχώς.

Η μονοτονική φόρτιση πραγματοποιείται συνήθως με απλή φόρτιση, όταν όλοι οι συντελεστές εξωτερικών δυνάμεων αλλάζουν αναλογικά με μία αυξανόμενη παράμετρο. Με την απλή φόρτωση, η σχέση μεταξύ των εξωτερικών φορτίων κατά τη διαδικασία φόρτωσης παραμένει αμετάβλητη. Εάν ξεκινήσει η διαδικασία εκφόρτωσης, όταν η ένταση της πίεσης μειώνεται σε όλα τα σημεία του σώματος (για παράδειγμα, όταν αφαιρούνται εξωτερικές δυνάμεις), τότε η αύξηση (μείωση) της τάσης και της καταπόνησης στο στάδιο εκφόρτωσης προσδιορίζεται με βάση την ελαστικότητα εξισώσεις (νόμος εκφόρτωσης, βλ. Εικ. 5.15). Οι κύριοι περιορισμοί του υπό εξέταση μοντέλου πλαστικότητας σχετίζονται με το γεγονός ότι οι εξισώσεις πλαστικότητας αναφέρονται στο τελικό σημείο της διαδικασίας και επομένως δεν λαμβάνουν υπόψη το ιστορικό φόρτωσης.

Εάν είναι σαφές από τις φυσικές σχέσεις ότι συμβαίνει μονοτονική φόρτιση, τότε αυτό το μειονέκτημα είναι ασήμαντο.

Στο πλαίσιο του μοντέλου εφαρμοσμένης πλαστικότητας, είναι δυνατό να ληφθεί υπόψη το πραγματικό ιστορικό φόρτωσης εάν θεωρήσουμε τη φόρτωση ως ένα σύνολο πολλών σταδίων. Εάν η εκφόρτωση συμβεί σε οποιοδήποτε ενδιάμεσο στάδιο, τότε ο υπολογισμός πραγματοποιείται χρησιμοποιώντας εξισώσεις ελαστικότητας.

Ρύζι. 5.15. Διαδικασία εκφόρτωσης κατά την ελαστοπλαστική παραμόρφωση

Άλλα μοντέλα πλαστικότητας.

Πιο προηγμένο, αλλά και πολύ πιο περίπλοκο, είναι το μοντέλο πλαστικότητας που βασίζεται στη θεωρία πλαστικής ροής των Saint-Venant, Misesat Prandtl και Reis. Σύμφωνα με αυτή τη θεωρία, οι αυξήσεις των ελαστικών και πλαστικών παραμορφώσεων εξετάζονται χωριστά:

Η αύξηση της πλαστικής παραμόρφωσης θεωρείται ανάλογη με τις συνιστώσες του εκτροπέα τάσης:

όπου είναι η αύξηση της έντασης του στρες. Η συνάρτηση καθορίζεται με βάση πειραματικά δεδομένα όταν τα δείγματα τεντώνονται.

Μια παρουσίαση της θεωρίας της πλαστικής ροής και άλλων μοντέλων πλαστικότητας μπορεί να βρεθεί στην εξειδικευμένη βιβλιογραφία.