Ujian ketegangan bagaimana ia dilakukan, sifat, contoh

A Ujian ketegangan Ini adalah ujian eksperimen yang dijalankan pada sampel bahan untuk menentukan berapa banyak yang menentang usaha ketegangan. Terima kasih, anda boleh mengetahui banyak sifat mekanikal bahan dan menentukan sama ada sesuai untuk reka bentuk tertentu.

Sampel biasanya adalah silinder yang dipanggil Tabung uji. Ini tertakluk kepada ketegangan, yang terdiri daripada menerapkan dua daya bertentangan di hujung yang meregangkan bar dan mengubahnya. Esei terus menjalankan usaha yang semakin meningkat, sehingga spesimen akhirnya pecah.

Rajah 1. Mesin ujian voltan. Sumber: Wikimedia Commons.

Perhatikan dari magnitud daya dan ubah bentuk yang mereka hasilkan dalam spesimen, dari kuasa kecil yang tidak menyebabkan ubah bentuk kekal, kepada ketegangan yang disebabkan oleh kerosakan sekeping.

Terdapat pengumpulan data dan graf usaha usaha dijelaskan, yang akan berfungsi untuk menganalisis tingkah laku bahan seperti logam, seramik, simen, kayu dan polimer.

[TOC]

Apa yang digunakan untuk percubaan ujian ketegangan?

Eksperimen ini dilakukan oleh mesin khas seperti yang ditunjukkan dalam Rajah 1, yang memberikan usaha yang diperlukan untuk memuatkan dan kemudian memuat turun bahan untuk menilai ubah bentuk.

Bagi spesimen, ia adalah tiub dengan seksyen silang yang berterusan, dengan cara silinder, segi empat tepat atau persegi, yang dimensinya diseragamkan. Ekstrem adalah lebih luas untuk memudahkan penundaan kepada sampel, seperti yang dilihat dalam Rajah 2 kiri.

Panjang awal l_{Sama ada} Rantau yang dikalibrasi pada tiub spesimen diukur dan ditandakan. Kemudian ia dipegang oleh rahang ke mesin ujian dan ini bermula.

Rajah 2. Di sebelah kiri tiub keluli dan kanan spesimen yang sama sudah patah. Ujian ketegangan adalah ujian yang merosakkan. Sumber: Wikimedia Commons.

Sifat dan data yang diperoleh

Bahan mempunyai pelbagai tingkah laku dalam menghadapi ketegangan, ditunjukkan dalam graf berikut yang digunakan keluli. Usaha yang digunakan dalam paksi menegak dilambangkan oleh huruf Yunani σ dan ubah bentuk kesatuan dalam paksi mendatar, yang dipanggil ε.

Ia boleh melayani anda: Rutherford Model Atom: Sejarah, Eksperimen, Postulates

Ubah bentuk kesatuan tidak mempunyai dimensi, kerana ia adalah kuota antara perubahan panjang ujian ΔL = l_F - L_{Sama ada} dan panjang awal. Jadi:

ε = ΔL / l_{Sama ada}

Bagi bahagiannya, magnitud usaha σ adalah alasan daya/silang.

Di dalam graf dua kawasan penting dibezakan: zon elastik dan zon plastik.

Rajah 3. Lengkung deformasi usaha untuk keluli. Sumber: Mekanik Bahan. Hibbeler, R.

Kawasan elastik

Apabila usaha ketegangan σ kecil, ubah bentuknya berkadar, apa yang dikenali sebagai undang -undang Hooke:

σ = y ε

Sebaik sahaja usaha itu berhenti, badan kembali ke dimensi asalnya. Ini adalah kawasan elastik berwarna Rajah 3, yang meluas ke titik yang dipanggil had proporsional. Setakat ini bahan mematuhi undang -undang Hooke.

Pemalar perkadaran dan adalah Modul muda, ciri bahan dan yang dapat ditentukan dari ujian ketegangan dan mampatan.

Modul Young mempunyai unit tekanan, dalam sistem antarabangsa [y] = n / m^2 = pa. Ubah bentuk kesatuan, seperti yang telah dikatakan, tanpa dimensi, oleh itu usaha σ juga mempunyai dimensi daya bagi setiap unit seksyen cross -sectional dan di Si unitnya akan menjadi pascal: [σ] = n/ m^2 = pa.

Dari batas perkadaran dan meningkatkan usaha berlangsung di rantau di mana ubah bentuknya boleh diterbalikkan tetapi tidak mematuhi undang -undang Hooke. Berakhir pada titik dari mana badannya cacat secara kekal, dipanggil had elastik.

Zon plastik   

Kemudian bahan memasuki kawasan tingkah laku plastik. Sebaik sahaja kawasan tingkah laku elastik melebihi, keluli memasuki rantau ini Menghasilkan usaha atau merayap, di mana spesimen adalah ubah bentuk tetapi tidak pecah, walaupun usaha tetap tetap dalam σ_Dan.

Boleh melayani anda: peleburan terma

Mengatasi zon pemindahan, ubah bentuk meningkat dengan usaha yang digunakan, tetapi tidak lagi dengan cara linear.

Pengalaman material berubah di peringkat molekul dan pengerasan oleh ubah bentuk berlaku. Oleh itu kita melihat bahawa usaha yang semakin meningkat diperlukan untuk mencapai ubah bentuk.

Had kawasan ini berada di Usaha terakhir. Bahan dianggap rosak pada ketika ini, walaupun spesimen masih dalam sekeping. Dari situ, beban yang diperlukan untuk menghasilkan ubah bentuk dikurangkan dan spesimen semakin menipis (ketat) sehingga akhirnya patah (Rajah 2, kanan).

Lengkung dan kawasannya dipanggil usaha patah konvensional. Tetapi di atasnya terdapat lengkung yang tidak berterusan, yang dipanggil Usaha patah yang benar, yang diperolehi dengan mendaftarkan panjang spesimen segera atau benar, bukannya bekerja dengan panjang asal untuk mencari ubah bentuk kesatuan, seperti yang dijelaskan pada awal.

Kedua -dua lengkung, yang benar dan konvensional, bertepatan dengan usaha kecil ke zon zida. Bagaimanapun, bahan itu dijangka berfungsi dalam julat elastik untuk mengelakkan ubah bentuk kekal yang menghalang fungsi yang betul dari sekeping yang dihasilkan.

Oleh itu, antara data terpenting yang diperoleh dari perbicaraan adalah usaha σ_Dan yang mentakrifkan had elastik.

Contoh ujian ketegangan

Bahan yang digunakan sebagai model dalam penerangan sebelumnya adalah keluli, yang penggunaannya dilanjutkan secara meluas dalam pembinaan dan industri. Tetapi terdapat banyak bahan seperti konkrit, konkrit, pelbagai logam, aloi dan kayu, yang juga digunakan secara meluas.

Boleh melayani anda: Sistem termodinamik: sifat, jenis, contoh

Masing-masing mempunyai lengkung yang pendek-pendek yang ciri-ciri, dan menurut tindak balas mereka terhadap ketegangan atau daya tarikan, mereka diklasifikasikan kepada dua kategori: rapuh atau mulur.

Bahan rapuh dan mulur

Dalam graf berikut σ versus ε (Stres strain) Bahan rapuh dibandingkan (Rapuh) dan saluran (ductiles), walaupun perlu menjelaskan bahawa bahan yang sama boleh mempunyai satu atau tindak balas lain bergantung kepada faktor seperti suhu. Pada suhu yang rendah, bahan cenderung rapuh.

Perbezaan yang luar biasa antara kedua -duanya adalah bahawa bahan rapuh tidak mempunyai rantau hasil atau mempunyai sangat kecil. Sebaik sahaja had elastik melebihi spesimen dipecahkan. Sebaliknya, bahan mulur menyerap lebih banyak tenaga sebelum pecah, kerana mereka mempunyai zon plastik yang luas.

Rajah 4. Lengkung pembentukan usaha untuk bahan mulur dan bahan rapuh. Sumber: Wikimedia Commons.

Ujian ketegangan berguna untuk mengklasifikasikan bahan, lebih baik mengikut penerapan penggunaan bahan mulur, kerana mereka menyerap lebih banyak tenaga dan dapat cacat lama sebelum patah tulang.

Ia juga harus diperhatikan bahawa sementara beberapa bahan rapuh pada ketegangan, usaha lain dapat menentang lebih baik, seperti yang akan kita lihat di bawah.

Respons pelbagai bahan ke ujian voltan

-Besi tuang kelabu: rapuh dalam ketegangan, lebih tahan dalam pemampatan.

-Gangsa: mulur.

-Konkrit: rapuh bergantung pada jenis campuran, tetapi sangat tahan dalam pemampatan. Apabila ia akan tertakluk kepada ketegangan, ia memerlukan tetulang oleh bar keluli.

-Kayu: Menurut asal, dia adalah mulur sederhana.

-Keluli: Rapuh apabila anda mempunyai kandungan karbon yang tinggi.

-Metacrylate: mulur apabila meningkatkan suhu.

Rujukan

1. Bir, f. 2010. Bahan mekanik. McGraw Hill. 5th. Edisi.
2. Cavazos, j.L. Bahan mekanik. Pulih dari: youtube.com.
3. Hibbeler, R. 2011. Bahan mekanik. Edisi Kelapan. Pearson.
4. Collins, d. Petua gerakan linear. Sifat Mekanikal Bahan: Tekanan dan Terikan. Pulih dari: linearmotionips.com.
5. Valera Negrete, J. 2005. Nota Fizik Umum. Unam.
6. Wikipedia. Ujian daya tarikan. Pulih dari: Adakah.Wikipedia.org.