Какво е граница на провлачване?
<марка style=“background-color:rgba(0, 0, 0, 0);color:#2ca3a3″ class=“has-inline-color“>Мярка на провлачанемарка>, представена с σ y, е най-голямото напрежение, което даден материал може да издържи, преди да се получи трайна деформация. Това свойство измерва пластичността на материала. Без да достигне тази точка обаче, материалът винаги ще се върне към първоначалната си форма след премахване на напрежението.
Якостта на провлачване се демонстрира чрез огъване на пластмасова линийка. Първоначално линийката възвръща своята плоскост. Въпреки това прекомерното огъване надхвърля границата на провлачване, което води до трайно огъване или счупване. С други думи, доказателственото напрежение означава ниво на напрежение, при което започва необратима промяна, както при 0,2 % удължение.
В случай че се интересувате от гъвкавост за конструкции като висящи мостове, които се регулират в зависимост от теглото и вятъра, тогава е изключително важно да вземете предвид якостта на провлачане. Всяка деформация от тази граница на провлачване означава, че е настъпила повреда, докато други, като пружиниране обратно до формата „U“, са достатъчно полезни, тъй като правят скоби. Оттук нататък става въпрос за якост на опън.
Материалите преминават в поддаване при натоварване, при което се получава от възстановима до постоянна деформация. Границата на провлачване, измервана често в N/m² или паскали (единица за граница на провлачване), показва, че над определено ниво на натоварване промените не могат да бъдат върнати обратно и са станали необратими; следователно тя показва къде е започнало разкъсването на диаграмата на натоварването спрямо удължението при отклонение от пропорционалността.
Това е т.нар. граница на провлачване, която се определя чрез изпитване на опън, като се изчислява границата на провлачване. При кривите на изпитването на якост материалите, като например някои пластмаси, показват постепенно поддаване, което прави напрежението на якост друг полезен показател за тяхното поведение. Доказателственото напрежение/напрежението в завой показва размера на приложеното напрежение, необходимо само за минимална постоянна деформация, установена при 0,2 % деформация, стандартизирана по отношение на съображенията за формулата за границата на провлачване.
Когато някои вещества, като например металите, са леко натоварени, те възвръщат първоначалните си свойства, наричани еластичност, но когато бъдат изтеглени отвъд тази граница, те претърпяват трайно удължаване или деформация, наричани ефект на пластичност. „Той се проявява по време на протоколите от изпитванията и представлява онези изчисления, които са от решаващо значение за определяне на това какво представлява границата на провлачване.“ Думата „постоянна“ се използва за обозначаване на постоянни промени, които не включват нищо от еластичното поведение.
Какво е якост на опън?
Якостта на опън, наричана още максимална якост на опън (MTS), означава максималното напрежение, което материалът може да издържи в опънато или изтеглено състояние, преди да се разтвори или скъса. Заедно с други свойства тази характеристика има голямо значение за разкриване на поведението на материалите при натоварване на опън. Тя може да помогне за оценка на пригодността за различни приложения, например в инженерството или производството.
Обикновено якостта на опън се измерва чрез изпитване на опън: по време на изпитването материалът се разтяга до точката на скъсване след достигане на най-високото допустимо натоварване и се нанася върху кривата напрежение-деформация. Максималната точка на тази крива е равна на якостта на опън на материала. За намиране на якостта на опън може да се използва и уравнението sigma = Pf/Ao (сигналът е якостта на опън в N/m2 или Паскали; Pf е натоварването при разрушаване, а Ao е първоначалната площ на напречното сечение).
Силата на напрежението е свързано свойство, което определя съпротивлението, което не позволява на материала да се разклати, когато се приложи определено напрежение. Тази точка, отнасяща се до границата на провлачване, е преходна зона. Това означава, че материалът вече не остава в еластично състояние, след като приложеното напрежение се премахне.
Трудните прегледи на якостта често включват други обозначения, включително якост на счупване, якост на разрушаване и напрежение на счупване, които са алтернативни наименования за единицата за напрежение, при която тялото се разпада на два отделни фрагмента.
Познаването на тези свойства е задължително за инженерните и промишлените части. Те трябва да издържат на очакваните натоварвания по време на експлоатационния си живот. Свойствата са от ключово значение и за избора на материали с оглед на безопасността, производителността и променливите условия. Например температурата може да повлияе на якостта на опън на материали като медта.
Задълбочено сравнение на границата на провлачане и якостта на опън
Обяснение на еластичната граница на деликатност и пластичност на напрежението
Границата на провлачване показва напрежението, което е необходимо за пластична деформация. Но якостта на опън определя нивото на напрежението, при което силата води до разрушаване на материала. Якостта на провлачане е видна при материали, които се деформират (огъване или срязване), като пластичните материали. За разлика от тях якостта на опън е жизненоважен признак при крехките материали, които се късат много лесно.
Процес на деформация и изпитване
Първо, превишаването на границата на провлачане на макроскопичните материали започва процес на тяхната деформация. След това се провеждат изпитвания на якост на опън, които включват деформацията. При крехките материали якостта на опън може да се разглежда като граница на провлачване и е силно свързана с малка деформация.
Съображения за материалите в дизайна
Надеждността се постига при конструирането на конструкции от материали, които се поддават, като се дава приоритет на деформацията на провлачане пред деформацията на опън. Това свойство ги прави здрави и пластични материали, способни да се деформират в относително големи размери, преди да достигнат своята якост на опън. Що се отнася до крехките материали, „якостта на опън“ е основният фактор.
Анализ на напрежението при проектиране
Якостта на провлачване се изследва за различни напрежения, изпитвани по много оси, за разлика от якостта на опън, която е едноосна и изследва само едноосното натоварване. След като материалите превишат границата си на провлачване, те се деформират, докато достигнат границата на опън, която започва при по-висока числена стойност.
Точност на измерванията
Якостта на опън е податлива на неточни прогнози за повечето материали, включително и за стоманата. От друга страна, вместо якостта на опън да е трудна за оценяване отново, при материали като стоманата якостта на опън може да се изчисли точно. Необходимо е да се познават разликите между силните и слабите черти. Въпреки това разграничаването им е от първостепенно значение поради практическите предимства.
Как да изберем идеалния материал за нуждите на вашия проект?
Когато вземате решение за избор на подходящия материал за вашия проект, трябва да се вземат предвид факторите за границата на провлачане и границата на опън. Тези показатели показват как материалът реагира на напрежението. Определянето на това кога и как да се използват тези показатели влияе върху безопасността на проекта и успешния резултат от него. Понякога разглеждането и на двата показателя – якост на опън и граница на провлачане – е задължително.
Оценка на граничните стойности на напрежението на материала
Това е информация, с която трябва да сте запознати, тъй като тя показва нивото на напрежение, което даден материал може да издържи, преди да се деформира или да се счупи. В такива среди, където може да има минимално или умерено напрежение, могат да се използват материали с по-ниска якост на опън и граница на провлачане. Пригодността на материала е от първостепенно значение за тези проекти, за да издържат на най-тежките натоварвания и екстремни напрежения. Следователно якостта на този материал трябва да надвишава тази на силите на околната среда.
Балансиране на свойствата на материалите
Изборът на подходящ материал е от ключово значение за всеки проект. Сред тях трябва да се погрижите за баланса между границата на провлачане, якостта на опън и други детайли. Този глас влияе върху жизнеспособността на системата, която се проявява в безопасността и надеждността. Възможно е да има преплитащ се ефект на тези свойства върху поведението на материалите. Ето защо познаването на тези взаимовръзки играе важна роля.
Избор на материали според нуждите на приложението.
Началото на избора на материали е подробен анализ на целите на проекта. Теглото, температурата и устойчивостта на корозия са фактори, които трябва да се вземат под внимание. Съобразяването със здравината на материала спрямо очакваните натоварвания е съществен фактор за определяне на оптималната работа на материала.
Фактори, влияещи върху избора на материали
Вземете предвид различни фактори при избора на материали. Цената, наличността и възможността за обработка могат да определят избора на материали Друг аспект, който трябва да се вземе предвид, са екологичните характеристики на мястото, където възнамерявате да използвате технологията.
Якост на провлачане и якост на опън на обикновени сплави
Материал | Сила на провлачване | Максимална сила | ||||||
Имперски (ksi) | Метрични (MPa) | Имперски (ksi) | Метрични (MPa) | |||||
мин. | макс. | мин. | макс. | мин. | макс. | мин. | макс. | |
Алуминий | 1 | 1.6 | 7 | 11 | 7 | 28 | 48 | 193 |
Алуминиев бронз | 32 | 45 | 221 | 310 | 78 | 85 | 540 | 585 |
Берилий | 35 | 50 | 240 | 345 | 45 | 51 | 310 | 370 |
Берилиева мед | 140 | 175 | 965 | 1205 | 59 | 203 | 410 | 1480 |
Месинг (60/40) | 21 | 50 | 145 | 345 | 53 | 70 | 370 | 485 |
Месинг (жълт) | 15 | 61 | 105 | 425 | 47 | 91 | 325 | 625 |
Месинг (червен) | 12 | 63 | 83 | 435 | 40 | 84 | 275 | 580 |
Бронз | 20 | 55 | 137 | 380 | 35 | 85 | 241 | 586 |
Кадмий | 9 | 9 | 64 | 64 | 9 | 11 | 62 | 78 |
Чугун (сив) | 14 | 40 | 98 | 276 | 22 | 63 | 140 | 431 |
Хром | 29 | 36 | 200 | 250 | 39 | 42 | 270 | 290 |
Кобалт | 19 | 29 | 135 | 200 | 33 | 101 | 230 | 700 |
Мед | 10 | 10 | 70 | 70 | 33 | 55 | 230 | 380 |
Злато (24K) Pure | 29 | 29 | 205 | 205 | 19 | 32 | 130 | 220 |
Желязо | 17 | 21 | 120 | 150 | 26 | 30 | 180 | 210 |
Желязо (отлято) | 14 | 40 | 98 | 276 | 22 | 63 | 140 | 431 |
Желязо (ковано) | 23 | 32 | 159 | 221 | 49 | 49 | 234 | 372 |
Водещ | 0.72 | 2 | 5 | 19 | 1.7 | 4.6 | 12 | 32 |
Магнезиева сплав | 2.9 | 23 | 20 | 160 | 15 | 25 | 20 | 280 |
Никел | 20 | 50 | 140 | 350 | 45 | 110 | 310 | 760 |
Platinum | 5.5 | 26 | 38 | 180 | 17 | 20 | 120 | 140 |
Silver | 8 | 8 | 55 | 55 | 20 | 46 | 150 | 360 |
Стомана (въглеродна) | 35 | 100 | 248 | 690 | 49 | 276 | 340 | 1900 |
Неръждаема стомана (304) | 14 | 14 | 97 | 97 | 67 | 160 | 460 | 1100 |
Неръждаема стомана (316) | 13 | 13 | 96 | 96 | 67 | 125 | 460 | 860 |
Калай | 1.3 | 1.3 | 9 | 9 | 3 | 3 | 19 | 19 |
Титан | 14 | 14 | 98 | 98 | 33 | 67 | 230 | 460 |
Волфрам | 80 | 80 | 550 | 550 | 100 | 500 | 689 | 3447 |
Цинк | 20 | 21 | 135 | 145 | ||||
(Източник на таблицата: https://www.engineeringtoolbox.com/young-modulus-d_417.html) |
Заключение
Изборът на правилния материал включва задълбочено разбиране на якостта на провлачане и якостта на опън. Тези познания гарантират, че проектът ви ще издържи на всички експлоатационни натоварвания, като по този начин се повишава трайността и ефективността.
Партнирайте си с нас, за да получите експертни насоки за избора на материали, за да оптимизирате изпълнението и безопасността на проекта си. Да изградим успеха заедно!