Achoimre ar airíonna meicniúla ábhar miotail

Úsáidtear an tástáil teanntachta neart go príomha chun cumas ábhar miotail chun damáiste a sheasamh le linn an phróisis síneadh a chinneadh, agus tá sé ar cheann de na táscairí tábhachtacha chun airíonna meicniúla ábhar a mheas.

1. Tástáil teanntachta

Tá an tástáil teanntachta bunaithe ar phrionsabail bhunúsacha mheicnic na n-ábhar. Trí ualach teanntachta a chur i bhfeidhm ar an sampla ábhair faoi choinníollacha áirithe, bíonn dífhoirmiú teanntachta mar thoradh air go dtí go mbrisfidh an sampla. Le linn na tástála, déantar dífhoirmiú an tsampla turgnamhaí faoi ualaí éagsúla agus an t-ualach uasta nuair a bhriseann an sampla a thaifeadadh, chun neart toraidh, neart teanntachta agus táscairí feidhmíochta eile an ábhair a ríomh.

Strus σ = F/A

Is é σ an neart teanntachta (MPa)

Is é F an t-ualach teanntachta (N)

Is é A achar trasghearrthach an eiseamail

2. Cuar teanntachta

Anailís ar roinnt céimeanna den phróiseas síneadh:

a. Sa chéim OP le hualach beag, bíonn an fadú i gcaidreamh líneach leis an ualach, agus is é Fp an t-ualach uasta chun an líne dhíreach a choinneáil.

b. Tar éis don ualach dul thar Fp, tosaíonn an cuar teanntachta ag glacadh caidreamh neamhlíneach. Téann an sampla isteach sa chéim dhífhoirmithe tosaigh, agus baintear an t-ualach, agus is féidir leis an sampla filleadh ar a staid bhunaidh agus dífhoirmiú leaisteach a dhéanamh.

c. Tar éis don ualach Fe a shárú, baintear an t-ualach, athchóirítear cuid den dífhoirmiú, agus coinnítear cuid den dífhoirmiú iarmharach, rud ar a dtugtar dífhoirmiú plaisteach. Tugtar an teorainn leaisteach ar Fe.

d. Nuair a mhéadaíonn an t-ualach tuilleadh, taispeánann an cuar teanntachta fiacail sábha. Nuair nach méadaíonn ná nach laghdaíonn an t-ualach, tugtar géilleadh ar fheiniméan síneadh leanúnach an tsampla turgnamhaí. Tar éis géilleadh, tosaíonn an sampla ag dul faoi dhífhoirmiú plaisteach soiléir.

e. Tar éis géilleadh, taispeánann an sampla méadú ar fhriotaíocht dífhoirmithe, cruaite oibre agus neartú dífhoirmithe. Nuair a shroicheann an t-ualach Fb, crapadh an chuid chéanna den sampla go géar. Is é Fb an teorainn neart.

f. Mar thoradh ar an bhfeiniméan crapadh, laghdaítear acmhainn iompair an tsampla. Nuair a shroicheann an t-ualach Fk, bristear an sampla. Tugtar an t-ualach briste air seo.

Neart Toradh

Is é neart toraidh an luach struis uasta is féidir le hábhar miotail a sheasamh ó thús an dífhoirmithe phlaistigh go dtí an bristeadh iomlán nuair a bhíonn fórsa seachtrach air. Marcálann an luach seo an pointe criticiúil ina n-aistríonn an t-ábhar ón gcéim dífhoirmithe leaisteach go dtí an chéim dífhoirmithe phlaistigh.

Aicmiú

Neart toraidh uachtarach: tagraíonn sé don strus uasta ar an sampla sula dtiteann an fórsa den chéad uair nuair a tharlaíonn géilleadh.

Neart toraidh níos ísle: tagraíonn sé don strus íosta sa chéim toraidh nuair a dhéantar neamhaird den éifeacht neamhbhuan tosaigh. Ós rud é go bhfuil luach an phointe toraidh níos ísle réasúnta cobhsaí, úsáidtear é de ghnáth mar tháscaire ar fhriotaíocht ábhair, ar a dtugtar pointe toraidh nó neart toraidh.

Foirmle ríofa

I gcás neart toraidh uachtarach: R = F / Sₒ, áit a seasann F don fhórsa uasta sula dtiteann an fórsa den chéad uair sa chéim toraidh, agus seasann Sₒ don achar trasghearrthach bunaidh den sampla.

I gcás neart toraidh níos ísle: R = F / Sₒ, áit a seasann F don fhórsa íosta F gan aird a thabhairt ar an éifeacht neamhbhuan tosaigh, agus seasann Sₒ don achar trasghearrthach bunaidh den sampla.

Aonad

Is é MPa (meigapascal) nó N/mm² (Niútan in aghaidh an mhilliméadar chearnaigh) an t-aonad neart toraidh de ghnáth.

Sampla

Mar shampla, is gnách go mbíonn teorainn toraidh 207MPa aici. Nuair a bhíonn fórsa seachtrach níos mó ná an teorainn seo á chur uirthi, beidh dífhoirmiú buan mar thoradh ar chruach ísealcharbóin agus ní féidir í a athchóiriú; nuair a bhíonn fórsa seachtrach níos lú ná an teorainn seo á chur uirthi, is féidir le cruach ísealcharbóin filleadh ar a staid bhunaidh.

Tá neart toraidh ar cheann de na táscairí tábhachtacha chun airíonna meicniúla ábhar miotail a mheas. Léiríonn sé cumas na n-ábhar chun seasamh in aghaidh dífhoirmíochta plaisteacha nuair a bhíonn fórsaí seachtracha orthu.

Neart teanntachta

Is é neart teanntachta cumas ábhair chun damáiste a sheasamh faoi ualach teanntachta, a léirítear go sonrach mar an luach struis uasta is féidir leis an ábhar a sheasamh le linn an phróisis teanntachta. Nuair a sháraíonn an strus teanntachta ar an ábhar a neart teanntachta, déanfar dífhoirmiú plaisteach nó briste ar an ábhar.

Foirmle ríofa

Seo an fhoirmle ríofa le haghaidh neart teanntachta (σt):

σt = F / A

I gcás ina seasann F don fhórsa teanntachta uasta (Newton, N) is féidir leis an eiseamal a sheasamh sula mbrisfidh sé, agus seasann A don achar trasghearrthach bunaidh den eiseamal (milliméadar cearnach, mm²).

Aonad

Is gnách gurb é MPa (meigeapaiscéal) nó N/mm² (Niútan in aghaidh an mhilliméadar chearnaigh) an t-aonad neart teanntachta. Is ionann 1 MPa agus 1,000,000 Niútan in aghaidh an mhéadair chearnaigh, atá cothrom le 1 N/mm² freisin.

Fachtóirí tionchair

Bíonn tionchar ag go leor fachtóirí ar neart teanntachta, lena n-áirítear an comhdhéanamh ceimiceach, an micreastruchtúr, an próiseas cóireála teasa, an modh próiseála, etc. Bíonn neart teanntachta difriúla ag ábhair éagsúla, mar sin in iarratais phraiticiúla, is gá ábhair oiriúnacha a roghnú bunaithe ar airíonna meicniúla na n-ábhar.

Feidhmchlár praiticiúil

Is paraiméadar an-tábhachtach é neart teanntachta i réimse na heolaíochta ábhar agus na hinnealtóireachta, agus is minic a úsáidtear é chun airíonna meicniúla ábhar a mheas. I dtéarmaí dearadh struchtúrach, roghnú ábhar, measúnú sábháilteachta, etc., is fachtóir é neart teanntachta nach mór a chur san áireamh. Mar shampla, san innealtóireacht tógála, is fachtóir tábhachtach é neart teanntachta cruach chun a chinneadh an féidir leis ualaí a sheasamh; i réimse an aeraspáis, is é neart teanntachta ábhar éadrom agus ard-neart an eochair chun sábháilteacht aerárthaí a chinntiú.

Neart tuirse:

Tagraíonn tuirse miotail don phróiseas ina ndéanann ábhair agus comhpháirteanna damáiste carnach buan áitiúil de réir a chéile in áit amháin nó i roinnt áiteanna faoi strus timthriallach nó brú timthriallach, agus tarlaíonn scoilteanna nó bristeacha iomlána tobann tar éis líon áirithe timthriallta.

Gnéithe

Tobann in am: Is minic a tharlaíonn teip tuirse miotail go tobann i mbeagán ama gan aon chomharthaí soiléire.

Ceantar i suíomh: De ghnáth, tarlaíonn teip tuirse i gceantair áitiúla ina bhfuil strus comhchruinnithe.

Íogaireacht don chomhshaol agus do lochtanna: Tá tuirse miotail an-íogair don chomhshaol agus do lochtanna beaga bídeacha taobh istigh den ábhar, rud a d’fhéadfadh an próiseas tuirse a luathú.

Fachtóirí tionchair

Aimplitiúid struis: Bíonn tionchar díreach ag méid an struis ar shaolré tuirse an mhiotail.

Méid struis mheánach: Dá mhéad an strus meánach, is giorra saolré tuirse an mhiotail.

Líon na dtimthriallta: Dá mhéad uair a bhíonn an miotal faoi strus nó brú timthriallach, is ea is tromchúisí a charnadh damáiste tuirse.

Bearta coisctheacha

Rogha ábhar a bharrfheabhsú: Ábhair a roghnú a bhfuil teorainneacha tuirse níos airde acu.

Tiúchan struis a laghdú: Tiúchan struis a laghdú trí dhearadh struchtúrach nó modhanna próiseála, amhail úsáid a bhaint as aistrithe coirnéil chothromú, toisí trasghearrthacha a mhéadú, etc.

Cóireáil dromchla: Snasú, spraeáil, etc. ar dhromchla an mhiotail chun lochtanna dromchla a laghdú agus neart tuirse a fheabhsú.

Cigireacht agus cothabháil: Déan iniúchadh rialta ar chomhpháirteanna miotail chun lochtanna amhail scoilteanna a bhrath agus a dheisiú go pras; déan cothabháil ar chodanna atá seans maith go dtarlóidh tuirse, amhail páirteanna caite a athsholáthar agus naisc laga a threisiú.

Is modh teipe coitianta miotail í tuirse miotail, arb iad is sainairíonna di tobannacht, logántacht agus íogaireacht don chomhshaol. Is iad aimplitiúid struis, meánmhéid struis agus líon na dtimthriallta na príomhfhachtóirí a mbíonn tionchar acu ar thuirse miotail.

Cuar SN: déanann sé cur síos ar shaolré tuirse ábhar faoi leibhéil struis éagsúla, áit a seasann S do strus agus N do líon na dtimthriallta struis.

Foirmle chomhéifeacht neart tuirse:

(Kf = Ka ⋅ Kb ⋅ Kc ⋅ Kd ⋅ Ke)

I gcás ina seasann (Ka) don fhachtóir ualaigh, (Kb) don fhachtóir méide, (Kc) don fhachtóir teochta, (Kd) don fhachtóir cáilíochta dromchla, agus (Ke) don fhachtóir iontaofachta.

Slonn matamaiticiúil cuar SN:

(\sigma^m N = C)

I gcás ina seasann (ρ) do strus, seasann N do líon na dtimthriallta struis, agus seasann m agus C do tairiseacha ábhartha.

Céimeanna ríofa

Cinntigh na tairiseacha ábhartha:

Faigh amach luachanna m agus C trí thurgnaimh nó trí thagairt a dhéanamh don litríocht ábhartha.

Cinntigh an fachtóir tiúchana struis: Smaoinigh ar chruth agus ar mhéid iarbhír na coda, chomh maith leis an tiúchan struis de bharr filléid, eochairbhealaí, srl., chun an fachtóir tiúchana struis K a chinneadh. Ríomh neart tuirse: De réir cuar SN agus fachtóir tiúchana struis, in éineacht le saolré dearaidh agus leibhéal struis oibre na coda, ríomh an neart tuirse.

2. Leicteacht:

Tagraíonn plaisteacht do thréith ábhair a chruthaíonn dífhoirmiú buan gan briseadh nuair a bhíonn fórsa seachtrach á chur faoi deara, agus é sin nuair a sháraíonn an fórsa seachtrach a theorainn leaisteach. Ní féidir an dífhoirmiú seo a aisiompú, agus ní fhillfidh an t-ábhar ar a chruth bunaidh fiú má bhaintear an fórsa seachtrach.

Innéacs plaisteachta agus a fhoirmle ríofa

Síneadh (δ)

Sainmhíniú: Is é fadú an céatadán den dífhoirmiú iomlán ar an gcuid tomhais tar éis an eiseamal a bhriseadh go teanntachta go dtí an fad tomhais bunaidh.

Foirmle: δ = (L1 – L0) / L0 × 100%

I gcás ina seasann L0 don fhad tomhais bunaidh den eiseamal;

Is é L1 fad an tomhais tar éis an eiseamal a bhriseadh.

Laghdú deighilteach (Ψ)

Sainmhíniú: Is é an laghdú deighilteach an céatadán den laghdú uasta san achar trasghearrthach ag an bpointe muineála tar éis an eiseamal a bhriseadh go dtí an achar trasghearrthach bunaidh.

Foirmle: Ψ = (F0 – F1) / F0 × 100%

I gcás ina seasann F0 don achar trasghearrthach bunaidh den eiseamal;

Is é F1 an achar trasghearrthach ag an bpointe muineála tar éis an eiseamal a bhriseadh.

3. Cruas

Is innéacs airíonna meicniúla é cruas miotail a thomhasann cruas ábhar miotail. Léiríonn sé an cumas chun seasamh in aghaidh dífhoirmithe sa toirt áitiúil ar dhromchla an mhiotail.

Aicmiú agus léiriú cruas miotail

Tá éagsúlacht modhanna aicmithe agus léirithe ag baint le cruas miotail de réir modhanna tástála éagsúla. Áirítear na príomhghnéithe seo a leanas:

Cruas Brinell (HB):

Raon feidhme: Úsáidtear go ginearálta nuair a bhíonn an t-ábhar níos boige, amhail miotail neamhfheiriúla, cruach roimh chóireáil teasa nó tar éis annealing.

Prionsabal tástála: Le méid áirithe ualaigh tástála, brúitear liathróid chruach cruaite nó liathróid charbaid de thrastomhas áirithe isteach i ndromchla an mhiotail atá le tástáil, agus díluchtaítear an t-ualach tar éis tréimhse shonraithe, agus tomhaistear trastomhas an chlaonadh ar an dromchla atá le tástáil.

Foirmle ríofa: Is é luach cruas Brinell an cóimheas a fhaightear tríd an ualach a roinnt ar achar dromchla sféarúil an chlaonadh.

Cruas Rockwell (HR):

Raon feidhme: Úsáidtear go ginearálta le haghaidh ábhair a bhfuil cruas níos airde acu, amhail cruas tar éis cóireála teasa.

Prionsabal tástála: Cosúil le cruas Brinell, ach ag baint úsáide as tóireadóirí difriúla (diamant) agus modhanna ríofa difriúla.

Cineálacha: Ag brath ar an bhfeidhmchlár, tá HRC (le haghaidh ábhar ardchruas), HRA, HRB agus cineálacha eile ann.

Cruas Vickers (HV):

Raon feidhme: Oiriúnach le haghaidh anailíse micreascóp.

Prionsabal tástála: Brúigh dromchla an ábhair le hualach níos lú ná 120kg agus indentéir cóin chearnógach diamant le huillinn rinn 136°, agus roinn achar dromchla an phoill indentithe ábhair faoin luach ualaigh chun luach cruas Vickers a fháil.

Cruas Leeb (HL):

Gnéithe: Tástálaí cruas iniompartha, éasca le tomhas.

Prionsabal tástála: Bain úsáid as an preab a ghineann ceann an liathróid tionchair tar éis dó bualadh leis an dromchla cruas, agus ríomh an cruas de réir an chóimheas idir luas preabtha an dornála ag 1mm ón dromchla samplach agus an luas tionchair.