Anyagtudomány, az index erejét befolyásoló tényezők
Az anyagok szilárdsági határértékeinek (különösen a nyomószilárdsági határérték) kapott paraméterei feltételesek, mivel a végeredmény vizsgálata során a következő tényezők jelentős hatást fejtenek ki:
- a minták mérete és alakja;
- a terhelés alkalmazásának ideje és sebessége;
- a hő- és páratartalom vizsgálati körülményei;
- Vizsgálógépek vizsgálati módszerei és tervezési jellemzői.
Effect mérete és alakja a minták végső szilárdságát mutatók társított kompressziós két pozíció: a kialakulását nyomó- és keresztirányú húzóerők jelenlétében nagyobb térfogatú minta több szerkezeti hibákra szilárdsági tulajdonságai az anyag.
Ha egyoldalas tömörítés, a szabadon függőleges függőleges felületek jelenléte miatt, a keresztirányú húzóerők képződnek. A minta és a préslemezek támasztófelületei között ezek az erők kiegyensúlyozottak a súrlódási erők által. Mivel a minta felülete közötti távolság csökken, a súrlódási erők hatása csökken és a húzóerők növekszenek, maximálisan elérik a minta közepét (magasságban).
Minél nagyobb a tömörítés során a minta referenciatáblái közötti távolság, annál kisebb a súrlódási erő a minta közepén, és annál nagyobb a képződő szakítóerő. Ezért a kocka alakú minták nyomószilárdsága nagyobb, mint a prizmáké.
Ábra. 4.27. A minta tömörítésének rendszerei: a - keresztirányú terjeszkedés a rugalmas testek összenyomásakor; b - súrlódási erők megváltozása a törékeny, kockás és prizmatikus alakok tömörítése során
A strukturális inhomogenitások véletlenszerű eloszlása a minta térfogatában és felülete különböző erősségi értékeket eredményez a szerkezet különböző helyi részeiben. A teljes minta végső erősségét a leggyengébb rész erőssége határozza meg.
A minta gyenge pontjával való találkozás valószínűsége annál nagyobb, annál nagyobb a térfogata. Ezért a kis minták törési stresszje nagyobb, mint a nagyobbaké. Ez különösen megfigyelhető a keresztmetszetben élesen eltérő termékek szakítószilárdságának összehasonlításakor, például rúd, huzal, rost. Minél kisebb a termék része, annál kisebb a fajlagos térfogata és felülete, és ennek következtében a hibák valószínűsége kisebb (4.11. Táblázat).
Különböző formájú anyagok összehasonlító szilárdsága
Tekintettel ezekre a jellemzőkre, a kötéleket és köteleket egyre inkább használják az építőiparban, vékony huzalból és a textiliparból - a legszebb rostokból szőtt fonalak.
Meg kell jegyezni, hogy jelentős számú hiba alakul ki microcracks, protrusions, roughnesses stb. Formájában. a termék felületén alakul ki, mivel a szerkezet kialakítása során a felületi réteg nagyobb feszültségeket tapasztal, mint az anyag belső rétegei. A felület polírozás semlegesíti ezeket a hibákat, és a védőbevonatok meggátolják fejlődésüket, növelve ezzel a termék erejét.
A terhelés időtartamának és sebességének hatása. A minták vizsgálata során a pusztító stressz értéke általában magasabb, ha a mintát rövid idő alatt megsemmisítik. Éppen ellenkezőleg, ugyanazon minta destruktív stresszének értéke, amely lassan elpusztul, alacsonyabbnak bizonyul.
A statikus terhelés alatt a végső szilárdságnak a berakodás idején való függését a meghibásodás jellege határozza meg, amely viszont az anyag típusától és a kémiai kötések típusától és az intermolekuláris kölcsönhatástól függ.
Ami a megsemmisítése rideg anyagok, folyamatnak tekinthető a nukleációs és növesztési repedések és pórusok, míg a terhelés pont törésig jellemzi fazékidő, amely anyagok úgynevezett tartósság.
Számos kristályos és amorf anyag vizsgálata azt mutatta, hogy a hőmérséklet és a feszültségek széles tartományában a t feszültségen tartó tartósságát a reláció határozza meg:
t = tó · exp (U - sV) / kT,
hol van az atomok termikus rezgéseinek időszaka egy szilárd, c;
Uo az energia, közel az anyag szublimációs energiájához, J;
s a feszültség, MPa;
T az abszolút hőmérséklet, K;
k a Boltzmann konstans, J / K.
A törékeny anyagok esetében minden t gyakorlati értéke létezik
szinte állandó, korlátozza az egyes s0 anyagokat, amelyek felett a minta majdnem azonnal, és alatta - végtelennek él. Ez az érték az anyag végső erőssége.
A hő- és nedvességhatások befolyásolása A legtöbb törékeny és göndör anyag esetében a hőmérséklet-növekedés a vizsgálat során csökkenti a minták erejét, különösen akkor, ha nyújt és hajlít. Ennek oka a hőmérséklet-terjeszkedés és az interatomikus távolság növekedése. Megjegyzendő azonban, hogy a normál hőmérsékletnél (+ 18 ÷ 20 ° C) kisebb eltérések esetén az erősség változása nem jelentős.
Magasabb hőmérsékleten (400 ÷ 800 ° C) a különböző anyagok eltérő módon viselkednek. Például a kerámia termékek növelhetik erejüket a repedések záródásának (gyógyulásának) és a nem égetett termékeknek, elsősorban a hidratációs anyagoknak köszönhetően, drasztikusan csökkentve erejét.
A kerámia anyagok hajlításának végső szilárdsága a kristályos fázis tartalmától és tulajdonságaitól, valamint a tömörítéstől, az üvegtest tartalmától és tulajdonságaitól függ. Az ilyen hőmérsékletű higítóanyagokat megsemmisítik.
A legtöbb polimer anyag esetében a hőmérséklet növelése csökkenti a minták erejét. Azoknál a polimereknél azonban, amelyek észlelik a makromolekulák deformálódásának képességét (elasztikus), a hőmérséklet függésének anomáliájára hőmérsékleti intervallum figyelhető meg. Ebben az intervallumban, a növekvő hőmérséklet mellett, a makromolekulák orientációja megnő, mielőtt a minta megszakadna. Ráadásul minél nagyobb az orientáció, annál nagyobb a minta erőssége. Ez a jelenség átfedi az erősségcsökkenés általános tendenciáját, a vizsgálati hőmérséklet növekedésével.
A közeg és az anyag nedvességtartalma a legtöbb esetben negatív hatást gyakorol az erõsségi jellemzõire. Az erõ csökkenését számos oka okozza:
- az adszorpciós-aktív közeg hatása (Rebinder-hatás);
- az anyag szerkezetét alkotó kristályok intergrowthjának metastabil kontaktusainak feloldódása;
- néhány anyagban jelen lévő agyagásványok duzzanata stb.
A gőzközeg, azaz a gőzközeg. A hőmérséklet és a telített vízgőz együttes hatása még nagyobb hatást gyakorol az anyagok szilárdsági jellemzőire (4.12. Táblázat).
A hő- és nedvességhatásoknak az egyes anyagok nyomószilárdságára (MPa) gyakorolt hatása