¿Cuáles son las pruebas comunes de propiedades mecánicas de los materiales?

Las propiedades mecánicas de los materiales se refieren a las propiedades mecánicas de los materiales sometidos a diversas cargas aplicadas (tensión, compresión, flexión, torsión, impacto, tensión alterna, etc.) en diferentes ambientes (temperatura, Medio, humedad).

De acuerdo con la fuerza que actúa sobre el objeto, se puede dividir en carga estática: la fuerza que actúa sobre la Mesa gradualmente y lentamente, como la presión de la cama, la tensión de la cuerda de alambre. Carga dinámica: incluye el impacto y la carga alterna, como el impacto de la barra de martillo de aire, engranajes, resortes.

Ámbito de aplicación:

1. Material de caucho: producto de caucho, manguera, cinta adhesiva, anillo o, neumático y otros materiales y productos de caucho.

2. Materiales plásticos: productos plásticos, películas, tuberías, placas, materiales de embalaje, productos de nylon, bobinas impermeables y otros materiales y productos plásticos.

3. Materiales metálicos: productos metálicos, productos de acero inoxidable, pernos, alambre de acero, productos de aleación y otros materiales y productos metálicos.

4. Materiales de construcción: madera, placas, vidrio, hormigón, productos de grafito, etc.

Ensayo de las propiedades mecánicas generales de los materiales - ensayo de tracción

Panorama general

Un ensayo que mide una serie de propiedades de un material bajo carga de tracción, también conocido como ensayo de tracción. Es uno de los métodos básicos para probar las propiedades mecánicas de los materiales. Se utiliza principalmente para probar si los materiales cumplen con las normas requeridas y estudiar las propiedades de los materiales.

Índice de rendimiento

El ensayo de tracción puede determinar una serie de índices de resistencia y plasticidad. La Fuerza se refiere generalmente a la capacidad del material para resistir la deformación elástica, la deformación plástica y la fractura bajo la acción de la fuerza externa. Bajo la carga de tracción, cuando la carga no aumenta y la deformación plástica obvia continúa, se llama rendimiento. El esfuerzo de rendimiento se llama punto de rendimiento o fuerza de rendimiento físico y se expresa como σs (PA). En la ingeniería, muchos materiales no tienen un punto de rendimiento obvio, por lo general 0,2% del valor de esfuerzo producido por la deformación plástica residual del material se toma como la fuerza de rendimiento, que se llama límite de rendimiento condicional o fuerza de rendimiento condicional, expresada por σ 0,2. El valor máximo de esfuerzo alcanzado por el material antes de la fractura se llama resistencia a la tracción o límite de resistencia y se expresa como σb (PA).

La plasticidad se refiere a la capacidad de los materiales metálicos para producir deformación plástica sin daños bajo carga. Los índices de plasticidad comúnmente utilizados son la elongación y la contracción de la sección. La elongación, también conocida como elongación, es el porcentaje de la elongación total de la muestra después de la fractura bajo carga de tracción, es decir, la relación de la longitud original, expresada en δ. La contracción de la sección se refiere al porcentaje de la relación entre la contracción de la sección y el área transversal original después de la fractura bajo carga de tracción.

El límite de rendimiento condicional σ0.2, el límite de Resistencia σb, la elongación δ y la contracción de la sección ψ son cuatro índices de rendimiento que se miden a menudo en el ensayo de tracción. Además, se pueden determinar el Módulo elástico e, el límite proporcional σp y el límite elástico σe.

Curva de datos

La curva de tensión dibujada por la máquina de ensayo es en realidad la curva de elongación de carga (ver figura), por ejemplo, el valor de la coordenada de carga y el valor de la coordenada de elongación se dividen por el área transversal original de la muestra y la distancia de la muestra, respectivamente, para obtener la curva de tensión - deformación. A medida que continúa la carga, la curva se desvía del punto op hasta el punto E. En este punto, si se retira la carga, la muestra todavía puede volver a su estado original, pero si se supera el punto e, la muestra no puede volver a su estado original. El estrés en el punto e es El límite elástico σe. σe real, Por lo general, el esfuerzo con la elongación residual de la muestra que alcanza el 0,01% del tono original se toma como el límite elástico y se expresa como σ 0,01. La deformación de la muestra a lo largo de la curva es alcanza el punto s cuando el estrés es el punto de rendimiento σs o el 0,2% de la elongación residual, y la fuerza de rendimiento condicional σ0,2. Después de que el punto s continúa aumentando la carga a la carga máxima antes del punto B de falla, la carga dividida por el área transversal original es el límite de Resistencia σb. Después del punto B, la muestra continúa estirando, mientras que el área transversal disminuye, la capacidad de carga comienza a disminuir hasta que el punto k se rompe. La relación entre la carga en el momento de la fractura y la sección transversal del punto de fractura se llama resistencia a la fractura.

La figura 1 muestra la muestra de tracción estándar y la muestra después de la fractura, marcada con la longitud de la distancia.

La figura 2 muestra la relación de tensión (carga y elongación) del acero estructural general

Ensayo de tracción a alta temperatura

Panorama general

El ensayo de tracción a alta temperatura es un ensayo de tracción a alta temperatura por encima de la temperatura ambiente. En el ensayo de tracción a alta temperatura, además del estrés y la tensión, se consideran dos parámetros: temperatura y tiempo. La temperatura tiene una gran influencia en las propiedades de tracción a alta temperatura, por lo que los requisitos de control de temperatura son muy estrictos. Las muestras se calientan normalmente en un horno eléctrico y la zona de trabajo del horno debe tener suficiente calor uniforme y estar equipada con un instrumento automático de control de temperatura.

Influencia

Los materiales metálicos funcionan a alta temperatura, pero esta temperatura no ha hecho que el material produzca el fenómeno de arrastre, o aunque la temperatura ha sido posible el fenómeno de arrastre, pero debido a que el tiempo de trabajo es muy corto, el fenómeno de arrastre no juega un papel decisivo. En los dos casos anteriores, la medición de la resistencia a la tracción a corto plazo a alta temperatura se convierte en un índice importante de las propiedades mecánicas de los materiales. A veces, para determinar el proceso de tratamiento térmico, es necesario determinar la capacidad de tracción a corto plazo del material a la temperatura del tratamiento térmico.

Análisis de pruebas

Los índices de rendimiento especificados en el ensayo de tracción a alta temperatura de los materiales metálicos son básicamente los mismos que en el ensayo de tracción a temperatura ambiente, pero generalmente se miden cuatro índices de rendimiento: resistencia a la tracción, resistencia al rendimiento, elongación después de la fractura y contracción después de la fractura. Debido a la prueba de tracción a corto plazo a alta temperatura, la duración de la carga tiene un efecto significativo en las propiedades de tracción. La resistencia a la tracción de la muestra de tracción de alta temperatura a corto plazo aumentó significativamente. Abajo.

El método de determinación de varios índices principales de la prueba de tracción a corto plazo a alta temperatura es básicamente el mismo que el método de medición a temperatura ambiente. A medida que la temperatura cambia, la tendencia de los cuatro indicadores se muestra en la figura.

Investigación y aplicación

Los profesores Shan zhiwei y Mann de la Universidad Xi Jiaotong y Zhu Li del Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT) realizaron pruebas cuantitativas de compresión y tracción de muestras isotrópicas de silicio amorfo submitrón (A - Si) utilizando el sistema de pruebas de nanomecánica tem.

Este trabajo ha abierto un mecanismo inexplorado para la asimetría interna de la tensión y la presión de los materiales. Los resultados fueron publicados en la revista Nature. Matt. El título se titula "asimetría de tensión y compresión del silicio amorfo". Esta asimetría anómala de compresión por tracción (t - c) también se aplica a otros materiales, como el silicio amorfo, y proporciona una guía importante para la microelectrónica y MEMS de silicio amorfo de pequeño tamaño. El futuro podría inspirar la invención de nuevos materiales con nueva elasticidad.