1. Уводзіны
Стрэс і напружанне - гэта асноўныя паняцці ў матэрыяльнай навуцы і машынабудаванні, гуляючы вырашальную ролю ў вызначэнні прадукцыйнасці і правалу матэрыялаў пад нагрузкай.
Гэтыя ўласцівасці неабходныя ў структурным дызайне, выраб, і аналіз адмоваў.
Стрэс ставіцца да ўнутранага супраціву, які матэрыял развіваецца на адзінку плошчы, калі падвяргаецца знешнім сілам, у той час як дэфармацыя вымярае дэфармацыю матэрыялу ў адказ на гэты стрэс.
Разуменне іх адносін дапамагае інжынерам выбіраць адпаведныя матэрыялы, Прагназуйце пункты адмовы, і аптымізаваць праекты для розных прыкладанняў, Ад мастоў і самалётаў да мікраэлектронікі.
У гэтым артыкуле прадстаўлены паглыблены аналіз стрэсу і напружання, Вывучэнне іх азначэнняў, Матэматычныя прэпараты, Метады тэсціравання, ўплывовыя фактары, і прамысловыя прыкладанні.
2. Асновы стрэсу і напружання
Што такое стрэс?
Стрэс (а) гэта сіла, якая ўжываецца на адзінку плошчы ў матэрыяле. Ён колькасна вызначае, як унутраныя сілы супрацьстаяць знешнім нагрузкам і выражаецца матэматычна як:
σ = f ÷ a
дзе:
- F з'яўляецца прыкладзенай сілай (N),
- А гэта плошча папярочнага перасеку (м²).
Віды стрэсу
- Стрэс пры расцяжэнні: Выцягвае матэрыял адводзіцца, Павелічэнне яго даўжыні (e.g., расцягваючы сталёвы провад).
- Сціснуты стрэс: Націсніце матэрыял разам, памяншаючы яго даўжыню (e.g., сцісканне бетоннай калонкі).
- Стрэс зруху: Прымушае сумежныя пласты матэрыялу прасунуць міма адзін аднаго (e.g., сілы, якія дзейнічаюць на балтавыя суставы).
- Кручэнне стрэсу: Вынікі скручвання сіл (e.g., крутоўны момант, нанесены на верціцца вал).
Віды стрэсу
Што такое напружанне?
Напружанне (е) з'яўляецца мерай дэфармацыі матэрыялу з -за прыкладзенага стрэсу. Гэта бязмерная колькасць, якая ўяўляе сабой суадносіны змены даўжыні да першапачатковай даўжыні:
E = Δl ÷ l0
дзе:
- ΔL гэта змяненне даўжыні (м),
- L0 гэта першапачатковая даўжыня (м).
Віды дэфармацыі
- Нармальны напружанне: Выкліканы расцяжэннем або націскам напружання.
- Напружанне: Вынікі вуглавага скажэння.
3. Узаемасувязь паміж стрэсам супраць. Напружанне
Разуменне адносін паміж стрэс і напружанне з'яўляецца фундаментальным у матэрыяльнай навуцы і тэхніцы.
Гэтыя адносіны дапамагаюць прадказаць, як матэрыялы будуць рэагаваць на знешнія сілы, забеспячэнне структурнай цэласнасці і надзейнасці ў розных дадатках, ад мастоў і самалётаў да медыцынскіх імплантатаў і спажывецкіх прадуктаў.
Закон Гука: Эластычныя адносіны
У эластычны рэгіён, У большасці матэрыялаў выстаўляюць Лінейныя адносіны паміж стрэсам (σсігма) і напружанне (εварэпсілон), кіраваў Закон Гука:
σ = e ⋅ e
дзе:
- σ = стрэс (Pa або n/m²)
- E = Модуль Янга (Модуль эластычнасці, у ПА)
- e = напружанне (бязмерны)
Гэта ўраўненне азначае, што ў межах матэрыялу эластычная мяжа, Стрэс і напружанне прама прапарцыйныя.
Калі нагрузка выдаляецца, Матэрыял вяртаецца да першапачатковай формы. Значэнне Модуль Янга вызначае калянасць матэрыялу:
- Высокі е (e.g., сталь, тытан) → Жорсткі і менш гнуткі
- Нізкі е (e.g., гума, палімеры) → Гнуткі і лёгка дэфармаваны
Напрыклад, Сталь мае модуль маладых ~ 200 GPA, што робіць яго значна больш жорсткім, чым алюміній (~ 70 GPA) альбо гума (~ 0,01 ГПа).
Эластычны супраць. Пластычная дэфармацыя
У той час як закон Гука распаўсюджваецца на эластычны рэгіён, Матэрыялы ў канчатковым выніку дасягаюць кропка выхаду Там, дзе становіцца дэфармацыя пастаянны.
- Эластычная дэфармацыя: Матэрыял вяртаецца да першапачатковай формы пасля выдалення стрэсу.
- Пластычная дэфармацыя: Матэрыял перажывае незваротныя змены і не вяртаецца да сваёй першапачатковай формы.
Крывая напружання дэфармацыі і ключавыя моманты
А Крывая напружання дэфармацыі графічна ўяўляе, як матэрыял паводзіць сябе пад нагрузкай.
- Эластычны рэгіён: Лінейныя адносіны пасля закона Гука.
- Кропка выхаду: Узровень стрэсу, дзе пачынаецца пластычная дэфармацыя.
- Пластыкавы рэгіён: Дэфармацыя працягваецца без дадатковага павелічэння стрэсу.
- Канчатковая трываласць на расцяжэнне (Ots): Максімальнае напружанне, якое матэрыял можа супрацьстаяць.
- Кропка пералому: Матэрыял парушаецца пры празмерным стрэсе.
На працягу Прадметныя матэрыялы (e.g., алюміній, мяккая сталь), пластычная дэфармацыя адбываецца да адмовы, што дазваляе паглынанне энергіі перад парушэннем.
Далікатныя матэрыялы (e.g., шкло, кераміка) пералом раптам, практычна без пластычнай дэфармацыі.
Зводная табліца: Стрэс-дэфармацыйныя адносіны
| Рыса | Эластычны рэгіён | Пластыкавы рэгіён |
|---|---|---|
| Вызначэнне | Стрэс і дэфармацыя прапарцыйныя | Адбываецца пастаянная дэфармацыя |
| Закон, які рэгулюе | Закон Гука | Нелінейнае пластычнае паводзіны |
| Зварачальнасць | Цалкам зварачальны | Незваротны |
| Кропка выхаду? | Ніякі | Так |
| Прыкладныя матэрыялы | Сталь (У межах эластычнага дыяпазону), гума (нізкая напружанне) | Copper, алюміній (Пад высокім стрэсам) |
4. Фактары, якія ўплываюць на стрэс і паводзіны напружання
Разуменне фактараў, якія ўплываюць на стрэс і напружанне паводзіны мае вырашальнае значэнне для выбару матэрыялаў, задума, і аналіз эфектыўнасці.
Розныя ўнутраныя і знешнія фактары ўплываюць на тое, як матэрыялы рэагуюць на прыкладныя сілы, ўплывае на іх сілу, пластычнасць, эластычнасць, і агульнае паводзіны пад стрэсам.
Давайце вывучым гэтыя фактары паглыблена.
Матэрыяльны склад і мікраструктура
Атамная і малекулярная структура
Размяшчэнне атамаў або малекул у матэрыяле вызначае яго механічныя ўласцівасці і, Такім чынам, яго паводзіны пад стрэсам.
Materials з рознымі тыпамі злучэння (кавалентны, металічны, іённы, і г.д.) праяўляюць розныя адказы на дэфармацыю.
- Металы: Звычайна праяўляюць высокую пластычнасць і здольныя супрацьстаяць значнай пластычнай дэфармацыі перад адмовай.
Іх атамная структура (крыштальныя рашоткі) дазваляе перамяшчаць дыслакацыі, што дазваляе ім эфектыўна паглынаць стрэс і напружанне. - Палімеры: Іх малекулярныя ланцужкі рэагуюць па -рознаму ў залежнасці ад тыпу палімера (Тэрмапластыкі, Тэрмапы, эластамеры).
Напрыклад, Эластамеры вельмі дэфармаваны пры нізкім узроўні, у той час як тэрмасеты могуць стаць далікатнымі пасля падвяргання высокай тэмпературы або стрэсу. - Кераміка: Звычайна яны маюць іённыя або кавалентныя сувязі, якія забяспечваюць трываласць, але абмежаваць рух дыслакацыі.
У выніку, Кераміка, як правіла, пералом лёгка пры стрэсе, з невялікай пластыкавай дэфармацыяй.
Структура збожжа
Памер і арыентацыя збожжа (крышталічныя структуры ў металах) істотна ўплывае на стрэс супраць. Паводзіны дэфармацыі:
- Дробназярністыя матэрыялы: Звычайна паказваюць паляпшэнне трываласці на расцяжэнне і больш высокую ўстойлівасць да пералому, таму што межы збожжа перашкаджаюць руху дыслакацыі.
- Зялёныя матэрыялы: Можа паказаць больш высокую пластычнасць, але меншая трываласць на расцяжэнне з -за вялікіх адлегласцей паміж дыслакацыямі, што робіць іх больш схільнымі да няўдачы пад стрэсам.
Фазы і сплавы
У сплавах, наяўнасць розных фаз альбо размеркаванне гэтых фаз (e.g., ферыт і перліт у сталі) уплывае на стрэс і паводзіны напружання. Напрыклад:
- Сталёвыя сплавы: Змяняючы кампазіцыю сплаву, Інжынеры могуць наладзіць трываласць матэрыялу, вынослівасць, і цвёрдасць для задавальнення канкрэтных патрабаванняў да эфектыўнасці.
Тэмпература
Тэмпература гуляе важную ролю ў вызначэнні Механічныя ўласцівасці матэрыялаў, ўплывае на іх эластычны і пластыкавы паводзіны.
- Пры высокіх тэмпературах, металы звычайна становяцца больш пластычнымі, і іх сіла ўраджаю памяншаецца.
Напрыклад, алюміній становіцца значна больш падатлівым пры павышанай тэмпературы, прамежак часу сталь можа адчуваць зніжэнне цвёрдасці. - Пры нізкіх тэмпературах, Матэрыялы, як правіла, становяцца больш далікатнымі. Напрыклад, вугляродная сталь становіцца далікатным пры тэмпературы ніжэй -40 ° C, што робіць яго больш схільным да ўзлому ў стрэсе.
Цеплавое пашырэнне
Матэрыялы пашыраюцца пры нагрэве і кантракту пры астуджэнні, выклікаючы ўнутраныя напружанні, якія могуць паўплываць на тое, як матэрыялы працуюць пад нагрузкай.
У вялікіх структурах, такіх як масты ці трубаправоды, Пашырэнне і скарачэнне, выкліканае тэмпературай, могуць прывесці да цеплавыя напружанні.
Хуткасць напружання (Хуткасць дэфармацыі)
А хуткасць напружання гэта хуткасць, з якой матэрыял дэфармаваны пад стрэсам. Матэрыялы могуць паводзіць сябе па -рознаму ў залежнасці ад таго, наколькі хутка прымяняецца стрэс:
- Павольная дэфармацыя (Нізкая хуткасць дэфармацыі): Матэрыялы маюць больш часу, каб дэфармаваць пластычна, і крывая напружання матэрыялу, як правіла, праяўляе вялікую пластычнасць.
- Хуткая дэфармацыя (высокая хуткасць дэфармацыі): Матэрыялы, як правіла, больш жорсткія і мацнейшыя, Але іх пластычнасць памяншаецца.
Гэта асабліва важна для матэрыялаў, якія выкарыстоўваюцца ў тэсты на аварыі (e.g., Аналіз аўтамабільнай аварыі) або Балістычныя наступствы.
Прыклад:
- У хуткаснай форме металу (быццам сувы або скрутка), Хуткасць дэфармацыі высокая, і металы могуць праяўляць павышаную трываласць з -за дэфармацыя наступствы.
І на карысці, пры нізкіх паказчыках, напрыклад, падчас павольнага выпрабавання нацяжэння, Металы маюць больш часу на дэфармацыю, што прыводзіць да большай пластычнасці.
Тып загрузкі і велічыня
Шлях стрэс прымяняецца ўплывае на рэакцыю матэрыялу:
- Стрэс пры расцяжэнні: Матэрыял расцягнуты, і яго ўстойлівасць да падаўжэння правяраецца.
Звычайна гэта прыводзіць да значнай пластыкавай дэфармацыі ў пластычных матэрыялах, у той час як далікатныя матэрыялы могуць пералом раней. - Сціснуты стрэс: Зружэнне звычайна прыводзіць да больш кароткай дэфармацыі матэрыялу і можа прывесці да розных механізмаў адмовы.
Напрыклад, бетон мае высокую трываласць на сціск, але слабы ў напружанні. - Стрэс зруху: Стрэс зруху прадугледжвае сілы, якія дзейнічаюць паралельна паверхні матэрыялу.
Матэрыялы з добрай сілай зруху, Як некаторыя сталі, будзе добра працаваць пры націсканні на зрух, у той час як іншыя могуць дэфармавацца альбо не праваліцца заўчасна.
Велічыня нагрузкі таксама гуляе ролю:
- Высокія нагрузкі можа падштурхнуць матэрыялы ў іх пластычная дэфармацыя рэгіён, што прыводзіць да значных змен у форме.
- Нізкія нагрузкі Трымайце матэрыялы ў межах эластычны рэгіён, дзе яны могуць вярнуцца да сваёй першапачатковай формы пасля выдалення стрэсу.
Фактары навакольнага асяроддзя
Умовы навакольнага асяроддзя могуць істотна паўплываць на паводзіны матэрыялаў напружання. Агульныя фактары навакольнага асяроддзя ўключаюць:
- Карозія: Наяўнасць вільгаці, солі, альбо іншыя агрэсіўныя агенты могуць аслабіць матэрыялы, зніжэнне іх трываласці і пластычнасці.
Напрыклад, іржа на сталі памяншае яго здольнасць вытрымліваць напружанне і можа прывесці да заўчаснага збою. - Стомленасць: Паўторныя цыклы стрэсу супраць. напружанне можа выклікаць дэградацыю матэрыялу з цягам часу, Нават калі максімальны прыкладзены стрэс ніжэй за трываласць.
Гэта вельмі важна ў прыкладаннях, як аэракасмічная і Аўтамабільныя кампаненты, дзе матэрыялы праходзяць цыклічную загрузку. - Радыяцыя: У ядзерных умовах, Радыяцыя можа выклікаць успрыманне у металах і палімерах, зніжэнне іх здольнасці да дэфармацыі да пералому.
Прымешкі і дэфекты
Прысутнасць прымешкі (як вуглярод у сталі або серы ў металах) або дэфекты (напрыклад, расколіны ці пустэчы) можа рэзка змяніць, як матэрыял рэагуе на стрэс:
- Прымешкі можа выступаць у якасці слабых пунктаў у матэрыяле, канцэнтрацыя стрэсу і што прывядзе да заўчаснага збою.
- Дэфекты, асабліва ўнутраныя, можа стварыць Канцэнтратары стрэсу якія робяць матэрыялы больш схільнымі да разбурэння пры нагрузцы.
Напрыклад, Невялікая расколіна ў металічным узоры можа дзейнічаць як Стрэсавы стаяк,
Зніжэнне агульнай трываласці матэрыялу і прывядзенне да пералому пры значна ніжэйшым узроўні стрэсу, чым можна было б прагназаваць з раўнамерных матэрыялаў.
Гісторыя загрузкі
А Гісторыя стрэсу і напружання Да якога матэрыял падвяргаецца вырашальнай ролі ў яго паводзінах:
- Матэрыялы, якія падвяргаліся цыклічная нагрузка (паўторная загрузка і разгрузка) Можа перажываць стомленасць і развіваць расколіны што распаўсюджваецца з цягам часу.
- Матэрыялы, якія перажываюць папярэдняя прадуманасць або Праца ўцяплення Можа праяўляць змененыя характарыстыкі напружання, напрыклад, павелічэнне трываласці ўраджаю і зніжэнне пластычнасці.
Прыклад: Сталь з загартаванай працай становіцца мацней, калі назапашваюцца дыслакацыі, што робіць яго больш устойлівым да далейшай дэфармацыі, але менш пластычнай.
5. Вымярэнне і эксперыментальныя метады
Дакладнае вымярэнне і разуменне стрэс супраць. напружанне Паводзіны жыццёва важныя як у матэрыяльных навуках, так і ў інжынерных прыкладаннях.
Гэтыя ўласцівасці вызначаюць, як матэрыялы будуць працаваць пры розных нагрузках і ў розных умовах навакольнага асяроддзя.
Для колькаснай ацэнкі былі распрацаваны розныя эксперыментальныя метады і метады стрэс супраць. напружанне, што дазваляе інжынерам распрацаваць больш бяспечныя і больш эфектыўныя структуры і прадукты.
Гэты раздзел будзе паглыбляцца ў найбольш часта выкарыстоўваюцца метады, Як яны працуюць, і значэнне кожнага пры ацэнцы механічных уласцівасцей матэрыялаў.
5.1 Метады вымярэння дэфармацыі
Напружанне датчыкаў
Напружанне датчыкаў з'яўляюцца адным з найбольш шырока распаўсюджаных інструментаў для вымярэння напружання. Датчык напружання тонкі, электрычна рэзістытыўнае прылада, якое дэфармуе пры падвярганні стрэсу.
Гэтая дэфармацыя выклікае змяненне яго электрычнага супраціву, якія можна вымераць і карэляваць з колькасцю дэфармацыі, які адчувае матэрыял.
- Прынцып працы: Датчыкі дэфармацыі складаюцца з сеткі дробнага металу або фальгі, прымацаванай да гнуткай падкладкі.
Калі матэрыял, да якога масла ў дэфармацыі прымацаваны дэфармацыі, сетка таксама дэфармавана, Змена свайго супраціву. Гэта змяненне прапарцыйна напружанню матэрыялу. - Тыпы дэфармацыйных датчыкаў: Ёсць некалькі тыпаў, уключаючы фальба, дрот, і паўправадніковыя датчыкі.
Тып фальгі з'яўляецца найбольш распаўсюджаным і шырока выкарыстоўваецца для вымярэння дэфармацыі ў інжынерных прыкладаннях. - Прыкладанне: Датчыкі дэфармацыі выкарыстоўваюцца пры стрэсавым выпрабаванні матэрыялаў, Структурны маніторынг здароўя, і нават аэракасмічная і аўтамабільная прамысловасць для ацэнкі эфектыўнасці крытычных кампанентаў.
Карэляцыя лічбавага малюнка (Сядзіб)
Карэляцыя лічбавага малюнка (Сядзіб) з'яўляецца аптычным метадам вымярэння дэфармацыі. Ён выкарыстоўвае пару камер з высокім дазволам для здымка малюнкаў паверхні матэрыялу на розных этапах дэфармацыі.
Затым спецыялізаванае праграмнае забеспячэнне адсочвае змены ў павярхоўнай карціне для вымярэння напружання.
- Прынцып працы: DIC працуе, ужываючы выпадковы ўзор крама (Часта чорна -белы) На паверхні матэрыялу.
Па меры дэфармацыі матэрыялу, Шаблон крапінкі перамяшчаецца, а праграмнае забеспячэнне карэлюе пазіцыі крапчак на розных малюнках для вылічэння зрушэння і дэфармацыі. - Перавагі: DIC забяспечвае паўнавартасныя вымярэнні дэфармацыі, што робіць яго ідэальным для аналізу складаных матэрыялаў і дэфармацый.
Ён таксама можа быць выкарыстаны для вымярэння штамаў у 3D і не патрабуе непасрэднага кантакту з узорам. - Прыкладанне: Гэтая методыка выкарыстоўваецца ў даследаваннях і распрацоўках, у тым ліку вывучэнне матэрыяльных паводзін пры расцяжэнні або сціску, Тэставанне на стомленасць, і механіка пералому.
Пашыральнікі
А таксама разгінальнік гэта прылада, якое выкарыстоўваецца для вымярэння падаўжэння або скарачэння ўзору пры нагрузцы.
Ён складаецца з набору датчыкаў зрушэння, якія прымацоўваюцца да выпрабавальнага ўзору і адсочваюць яго змяненне даўжыні падчас тэставання.
- Прынцып працы: Пашырэнне вымярае зрушэнне паміж двума кропкамі на ўзоры, Звычайна ў цэнтры даўжыні датчыка.
Адноснае зрушэнне паміж гэтымі кропкамі забяспечвае значэнне дэфармацыі. - Тыпы пашырэнняў: Сюды ўваходзяць кантактныя пашыральнікі (які фізічна дакранаецца да ўзору),
бескантактавы (аптычны) пашыральнікі, і лазерныя пашыральнікі (якія выкарыстоўваюць лазерныя прамяні для вымярэння адлегласці, не звяртаючыся да ўзору). - Прыкладанне: Пашыральнікі шырока выкарыстоўваюцца ў Тэставанне на расцяжэнне і тэсты на сціск, забяспечваючы дакладныя вымярэнні дэфармацыі.
5.2 Метады вымярэння стрэсу
Загрузіць клеткі
Загрузіць клеткі з'яўляюцца датчыкамі, якія выкарыстоўваюцца для вымярэння сілы (альбо загрузка) прымяняецца да ўзору, прадастаўленне непасрэднай меры стрэсу.
Гэтыя прылады пераўтвараюць механічную сілу ў электрычны сігнал, які можна вымераць і запісаць.
- Прынцып працы: Звычайна выкарыстоўваюцца клеткі нагрузкі напружанне датчыкаў як элемент зандзіравання.
Калі прымяняецца нагрузка, дэфармацыйныя датчыкі дэфармаваны, і гэтая дэфармацыя перакладаецца ў змену электрычнага супраціву, які адпавядае прымяненай сіле. - Тыпы нагрузачных клетак: Асноўныя тыпы клетак нагрузкі ўключаюць Ячэйкі нагрузкі аднабаковай, Нагрузка клетак тыпу S-тыпу, Каністра нагрузка клетак, і клеткі нагрузкі прамяня.
Кожны тып мае пэўныя прыкладанні ў залежнасці ад патрабаванняў вымярэння і канфігурацыі загрузкі. - Прыкладанне: Нагрузкі выкарыстоўваюцца ў Машыны для выпрабаванняў на расцяжэнне, Выпрабаванне ціску, і Прамысловыя сістэмы ўзважвання, прадастаўленне непасрэднага вымярэння сілы, якія можна выкарыстоўваць для вылічэння стрэсу.
Вымярэнне канцэнтрацыі стрэсу
Канцэнтрацыі стрэсу ўзнікаюць пры геаметрычных разрывах (e.g., ч, адтуліны, і вострыя куты) і часта бываюць участкамі адмовы ў матэрыялах.
Іх можна вымераць з дапамогай фотаэластычнасць або Аналіз канчатковых элементаў (Агонь).
- Фотаэластычнасць: Гэтая методыка прадугледжвае прымяненне палярызаванага святла да празрыстых матэрыялаў, якія знаходзяцца пад стрэсам.
Матэрыял паказвае махры, якія паказваюць на размеркаванне стрэсу, якія можна прааналізаваць для выяўлення абласцей канцэнтрацыі стрэсу. - Аналіз канчатковых элементаў (Агонь): FEA - гэта вылічальны метад, які выкарыстоўваецца для імітацыі размеркавання напружання ў матэрыяле або структуры пры нагрузцы.
Шляхам мадэлявання матэрыялу і ўжывання нагрузак, Інжынеры могуць прааналізаваць паводзіны і ідэнтыфікаваць вобласці з канцэнтрацыяй з высокім узроўнем стрэсу. - Прыкладанне: Вымярэння канцэнтрацыі стрэсу маюць вырашальнае значэнне ў аэракасмічная, аўтамабільны, і грамадзянскае будаўніцтва Прамысловасць для забеспячэння бяспекі і даўгавечнасці крытычных кампанентаў.
Круг MOHR для аналізу стрэсу
Круг MOHR - гэта графічны метад вызначэння стану стрэсу ў кропцы ў матэрыяле, асабліва для двухмерных стрэсавых сітуацый.
Гэта дазваляе інжынерам вылічваць нармальныя і зручныя напружання ў розных арыентацыях, прадастаўленне каштоўнага ўяўлення пра рэакцыю матэрыялу на прыкладныя сілы.
- Прынцып працы: Круг Мора выкарыстоўвае асноўныя напружанні (Максімальныя і мінімальныя напружання) і напружанне зруху ў дадзенай кропцы для стварэння круга.
Кропкі на крузе адпавядаюць напружанням на розных плоскасцях у матэрыяле. - Прыкладанне: Круг MOHR выкарыстоўваецца ў структурным аналізе, тэставанне матэрыялу, і аналіз адмоваў, асабліва, калі матэрыял падвяргаецца складаным умовам загрузкі.
5.3 Камбінаванае напружанне і дэфармацыйнае тэставанне
Універсальныя выпрабавальныя машыны (UTMS)
А Універсальная машына для выпрабаванняў з'яўляецца важным прыладай, якое выкарыстоўваецца для праверкі механічных уласцівасцей матэрыялаў, у тым ліку расцяжэнне, сціск, і выгінальныя тэсты.
Гэтыя машыны вымяраюць абодва стрэс супраць. напружанне падчас прымянення сілы.
- Прынцып працы: UTM прымяняюць кантраляваную сілу да ўзору і вымяраюць адпаведнае зрушэнне або падаўжэнне.
Дадзеныя сілы і зрушэння выкарыстоўваюцца для вылічэння стрэсу супраць. напружанне, выраб крывой напружання напружання. - Прыкладанне: UTM шырока выкарыстоўваюцца для тэставання металаў, палімеры, кампазіты, і іншыя матэрыялы. Яны маюць вырашальнае значэнне ў Лабараторыі матэрыялаў, Кантроль якасці, і Г&D у розных галінах прамысловасці.
Камбінаваныя вымярэнні напружання і стрэсу пры выпрабаванні на стомленасць
У Тэставанне на стомленасць, Матэрыялы падвяргаюцца цыклічнай нагрузцы, і абодва стрэсу супраць. напружанне трэба вымяраць адначасова, каб зразумець, як паводзіць сябе матэрыял пад паўтаральным стрэсам.
Паваротныя машыны для выгібу на стомленасць або серва-гідраўлічныя выпрабавальныя машыны Часта выкарыстоўваюцца для гэтай мэты.
- Прынцып працы: Машыны прымяняюць цыклічную нагрузку, калі матэрыял кантралюецца для абодвух стрэсаў (праз нагрузкі вочак) і напружанне (праз пашыральнікі або дэфармацыйныя датчыкі).
Атрыманыя дадзеныя маюць вырашальнае значэнне для прагназавання рэжымаў стомленасці і адмовы матэрыялу. - Прыкладанне: Тэставанне на стомленасць мае жыццёва важнае значэнне ў такіх галінах, як аўтамабільны, аэракасмічная, і энэргія Для забеспячэння надзейнасці і даўгавечнасці кампанентаў, якія падвяргаюцца неаднаразовай загрузцы.
6. Параўнанне стрэсу супраць. Напружанне
Разуменне адрозненняў і сувязяў паміж стрэсам супраць. напружанне мае вырашальнае значэнне для інжынераў для распрацоўкі бяспекі, здольны, і трывалыя матэрыялы і структуры.
Ключавыя адрозненні зводка
| Аспект | Стрэс | Напружанне |
|---|---|---|
| Вызначэнне | Унутраная сіла на адзінку | Матэрыяльная дэфармацыя альбо зрушэнне |
| Агрэгаты | Паскалы (ПА), Мегапаскалы (МПА) | Бязмерны (каэфіцыент) |
| Тып колькасці | Тэнзар (велічыня і кірунак) | Скарыр (толькі велічыня) |
| Натура | Выкліканыя знешнімі сіламі | Выклікана дэфармацыяй, выкліканай стрэсам |
| Матэрыяльныя паводзіны | Вызначае супраціў матэрыялу | Вымярае матэрыяльную дэфармацыю |
| Эластычная/пластыкавая | Можа быць эластычным альбо пластыкам | Можа быць эластычным альбо пластыкам |
| Прыклад | Сіла на вобласць у металічным стрыжні | Падаўжэнне металічнага стрыжня пад напружаннем |
7. Conclusion
Стрэс і напружанне - гэта асноўныя паняцці ў галіне тэхнікі і матэрыяльнай навукі.
Разуменне іх адносін дапамагае інжынерам аптымізаваць прадукцыйнасць матэрыялаў, Палепшыць бяспеку, і дызайнерскія структуры, якія супрацьстаяць правалу.
З дасягненнямі ў тэставанні і вылічальных мадэляваннях, Прамысловасць можа павысіць даўгавечнасць і эфектыўнасць прадукцыі ў розных сектарах.
Асвоіўшы аналіз напружання дэфармацыі, Прафесіяналы могуць прымаць абгрунтаваныя рашэнні па выбары матэрыялаў, Структурная цэласнасць, і інавацыйны дызайн, Забеспячэнне доўгатэрміновай надзейнасці ў інжынерных прыкладаннях.
