Moduli elastičnosti aluminija kg cm2. Modul elastičnosti raznih materijala, uključujući čelik

2,06 · 10 5 (2,1 · 10 6)

0,83 · 10 5 (0,85 · 10 6)

0,98 · 10 5 (1,0 · 10 6)

1,96 · 10 5 (2,0 · 10 6)

1,67 · 10 5 (1,7 · 10 6)

1,47 · 10 5 (1,5 · 10 6)

1,27 · 10 5 (1,3 · 10 6)

0,78 · 10 5 (0,81 · 10 6)

Napomena Vrijednosti modula elastičnosti date su za užad koja je prethodno bila razvučena silom od najmanje 60% sile loma za konop kao cjelinu.

Fizičke karakteristike žica i žica

Moduli elastičnosti - zajednički naziv nekoliko fizičkih veličina koje karakteriziraju sposobnost čvrstog tijela (materijala, tvari) da se elastično deformira (to jest, ne stalno) kada se na njega vrši sila. U području elastične deformacije modul elastičnosti tijela u općenitom slučaju ovisi o naprezanju, a određuje se derivatom (gradijentom) ovisnosti naprezanja o deformaciji, odnosno nagibu početnog linearnog dijela dijagrama napona-naprezanja:

E \u003d def d σ d ε <=>> >

U najčešćem slučaju, zavisnost od stresa i naprezanja je linearna (Hookeov zakon):

E \u003d σ ε >> .

Ako se napon meri u paskalima, tada, budući da je deformacija bezdimenzijska veličina, jedinica mere E takođe će biti paskalna. Alternativna definicija je odrediti da je modul elastičnosti dovoljan napon da izazove udvostručavanje dužine uzorka. Ova definicija nije točna za većinu materijala, jer je ta vrijednost mnogo veća od čvrstoće popuštanja materijala ili od vrijednosti kod koje izduženje postaje nelinearno, ali može biti i intuitivnije.

Različiti načini promjene naprezanja i naprezanja, uključujući različite pravce djelovanja sile, omogućuju vam definiranje mnogih vrsta modula elastičnosti. Ovdje su data tri glavna modula:

Homogeni i izotropni materijali (kruti) s linearnim elastičnim svojstvima u potpunosti su opisani sa dva elastična modula koji su par bilo kojih modula. Ako je dan par elastičnih modula, svi ostali moduli se mogu dobiti formulama predstavljenim u donjoj tablici.

U nevidljivim tokovima nema naprezanja smicanja, stoga je modul smicanja uvijek nula. Ovo također podrazumijeva da je Youngov modul jednak nuli.

ili drugi parametar za hrom

Elastični moduli   (E) za određene tvari.

Prilikom izračunavanja građevinskih konstrukcija morate znati izračunati otpor i modul elastičnosti za određeni materijal. Evo podataka o glavnim građevinskim materijalima.

Tabela 1. Elastični moduli za osnovne građevinske materijale

Glavni glavni zadatak inženjerskog dizajna je izbor optimalnog profila profila i materijala konstrukcije. Potrebno je pronaći tačno veličinu koja će osigurati očuvanje oblika sistema na minimalnoj mogućoj masi pod utjecajem opterećenja. Na primjer, koji čelik treba koristiti kao raspon snopa konstrukcije? Materijal se može koristiti neracionalno, ugradnja će postati složenija i izgradnja će postajati teža, povećati će se financijski troškovi. Na ovo će pitanje odgovoriti takav koncept kao što je modul elastičnosti čelika. To će omogućiti u vrlo ranoj fazi da se izbjegne pojava ovih problema. Opći pojmovi Modul elastičnosti (Youngov modul) pokazatelj je mehaničkih svojstava materijala koji karakteriziraju njegovu otpornost na vlačnu deformaciju. Drugim riječima, to je vrijednost duktilnosti materijala. Što je veći modul elastičnosti, manje će se štap protezati pod drugim jednakim opterećenjima (površina poprečnog presjeka, veličina opterećenja i drugi). Youngov modul u teoriji elastičnosti označen je slovom E. To je sastavni dio Hookeovog zakona (o deformaciji elastičnih tijela). Ova vrijednost odnosi se naprezanja koja nastaju u uzorku i njegove deformacije. Ova vrijednost mjeri se prema standardnom međunarodnom sustavu jedinica u MPa (Megapaskali). Ali inženjeri u praksi skloniji su upotrebljavati dimenziju kgf / cm2. Empirijski se ovaj pokazatelj utvrđuje u naučnim laboratorijama. Suština ove metode je pucanje uzoraka materijala u obliku bučica na specijalnoj opremi. Saznavši produženje i napetost pri kojoj se uzorak srušio, varijabilni podaci dijele se jedan na drugog. Dobivena vrijednost je (Youngov) modul elastičnosti. Tako se određuje samo Youngov modul elastičnih materijala: bakar, čelik itd. I lomljivi materijali komprimiraju se sve do trenutka kada se pojave pukotine: beton, liveno željezo i slično. Mehanička svojstva Samo pri radu u napetosti ili kompresiji, modul elastičnosti (Young) pomaže u pogađanju ponašanja materijala. Ali prilikom savijanja, šišanja, drobljenja i drugih opterećenja morat ćete unijeti dodatne parametre: Uz prethodno navedeno, vrijedno je napomenuti da neki materijali imaju različita mehanička svojstva ovisno o smjeru utovara. Takvi materijali se nazivaju anizotropni. Primjeri za to su tkanine, neke vrste kamena, laminata, drveta i više. Za izotropne materijale, mehanička svojstva i elastična deformacija ista su u svakom smjeru. Takvi materijali uključuju metale: aluminij, bakar, liveno gvožđe, čelik itd., Kao i guma, beton, prirodno kamenje, ne laminirana plastika. Treba napomenuti da je ta vrijednost varijabilna. Čak i za jedan materijal može imati različita značenja ovisno o tome na koje je točke sila bila primijenjena. Neki plastično-elastični materijali imaju skoro konstantnu vrijednost modula elastičnosti kada rade i u napetosti i kod kompresije: čelik, aluminij, bakar. A postoje situacije kada se ta vrijednost mjeri oblikom profila. Neke vrijednosti (vrijednost je prikazana u milionima kgf / cm2): Aluminijum - 0,7. Drvo preko vlakana je 0,005. Drvo uz vlakna je 0,1. Beton - 0,02. Zid od granita - 0,09. Zidarstvo - 0,03. Bronza - 1.00. Mesing - 1.01. Sivi lijev - 1.16. Bijelo lijevano željezo - 1,15. Razlika u pokazateljima modula elastičnosti čelika ovisno o njihovim ocjenama: Ova vrijednost također varira ovisno o vrsti najma: Kabl sa metalnom jezgrom - 1,95. Pleteni konop - 1.9. Žica velike čvrstoće - 2.1. Kao što se vidi, odstupanja u vrijednostima modula elastičnosti čelika su beznačajna. Iz tog razloga većina inženjera u svojim proračunima zanemaruje pogreške i uzima vrijednost od 2,00. Materijal Moduli elastičnosti EMPa Bijelo, sivo lijevano željezo (1,15...1,60) . 10 5 Pokvarljivi 1,55 . 10 5 Ugljični čelik (2,0...2,1) . 10 5 »Legirani (2,1...2,2) . 10 5 Valjkasti bakar 1,1 . 10 5 »Hladno izvučeno 1,3 . 10 3 »Uloge 0,84 . 10 5   Fosforna bronza valjana 1,15 . 10 5 Mangan, valjana bronza 1,1 . 10 5 Lijevana aluminijska bronza 1,05 . 10 5 Hladno izvučeni mesing (0,91...0,99) . 10 5 Brodski valjani mesing 1,0 . 10 5 Valjani aluminijum 0,69 . 10 5 Izvučena aluminijska žica 0,7 . 10 5 Duralumin valjani 0,71 . 10 5 Valjeni cink 0,84 . 10 5 Olovo 0,17 . 10 5 Led 0,1 . 10 5 Staklo 0,56 . 10 5 Granit 0,49 . 10 5 Kreč 0,42 . 10 5 Mermer 0,56 . 10 5 Peščani kamen 0,18 . 10 5 Zid od granita (0,09...0,1) . 10 5 »Od opeke (0,027...0,030) . 10 5 Beton (vidi tabelu 2) Drvo uz vlakna (0,1...0,12) . 10 5 »Preko vlakana (0,005...0,01) . 10 5 Guma 0,00008 . 10 5 Tektolit (0,06...0,1) . 10 5 Getinax (0,1...0,17) . 10 5 Bakelit (2...3) . 10 3 Celuloid (14,3...27,5) . 10 2 Napomena: 1. Da bi se odredio modul elastičnosti u kgf / cm 2, tabelarna vrijednost množi se sa 10 (tačnije 10.1937) 2. Vrijednosti modula elastike E   za metale, drvo, zidanje treba navesti u skladu s odgovarajućim građevinskim normama i propisima. Regulatorni podaci za proračun armiranobetonskih konstrukcija: Tabela 2.   Početni modul elastičnosti betona (prema SP 52-101-2003) Tabela 2.1. Početni modul elastičnosti betona prema SNiP 2.03.01-84 * (1996) Napomene: 1. Iznad crte su vrijednosti u MPa, ispod crte - u kgf / cm 2. 2. Za lagani, stanični i porozni beton s intermedijarnim vrijednostima gustoće betona, početni moduli elastičnosti uzimaju se linearnom interpolacijom. 3. Za ne-autoklavirani gazirani beton vrijednosti E   b   prihvatiti kao za autoklavirani beton s množenjem s faktorom 0,8. 4. Za vrijednosti betona za stres E b   prihvatiti kao za teški beton s množenjem s koeficijentom a \u003d 0,56 + 0,006V. 5. Konkretne ocjene date u zagradama ne odgovaraju točno navedenim razredima betona. Tabela 3.   Standardne vrijednosti otpornosti betona (prema SP 52-101-2003) Tabela 4.   Procijenjene vrijednosti otpornosti betona (prema SP 52-101-2003) Tabela 4.1. Izračunate vrijednosti otpornosti betona na kompresiju prema SNiP 2.03.01-84 * (1996) Tabela 5.   Procijenjena vlačna čvrstoća betona (prema SP 52-101-2003) Tabela 6.   Standardni otpor ventila (prema SP 52-101-2003) Tabela 6.1 Standardni otpor ventila klase A prema SNiP 2.03.01-84 * (1996) Tabela 6.2. Standardni otpor ventila klase B i K prema SNiP 2.03.01-84 * (1996) Tabela 7.   Projektni otpor ventila (prema SP 52-101-2003) Tabela 7.1. Projektni otpor ventila klase A prema SNiP 2.03.01-84 * (1996) Tabela 7.2. Projektni otpor ventila klase B i K prema SNiP 2.03.01-84 * (1996) Regulatorni podaci za proračun metalnih konstrukcija: Tabela 8.   Normativni i proračunski otpor na zatezanje, sabijanje i savijanje (prema SNiP II-23-81 (1990)) lim, širokopojasni univerzalni i konstrukcijski čelik prema GOST 27772-88 za čelične konstrukcije zgrada i građevina Napomene: 1. Debljina oblikovanog čelika treba uzeti kao debljinu police (minimalna debljina je 4 mm). 2. Normativne vrijednosti prinosa i privremene otpornosti prema GOST 27772-88 uzimaju se kao normativni otpor. 3. Vrijednosti konstrukcijskih otpora dobivaju se dijeljenjem normativnih otpora na sigurnosne faktore materijala, zaokruživanjem na 5 MPa (50 kgf / cm 2). Tabela 9.   Klase čelika zamijenjene čelikom prema GOST 27772-88 (prema SNiP II-23-81 (1990)) Napomene: 1. Čelik S345 i S375 kategorija 1, 2, 3, 4 prema GOST 27772-88 zamjenjuju čelik kategorija 6, 7 i 9, 12, 13 i 15, prema GOST 19281-73 * i GOST 19282-73 *.   2. Čelik S345K, S390, S390K, S440, S590, S590K u skladu s GOST 27772-88 zamjenjuje odgovarajuće razrede čelika kategorija 1-15 u skladu s GOST 19281-73 * i GOST 19282-73 * navedenim u ovoj tablici.   3. Nije predviđena zamjena čelika prema GOST 27772-88 čelicima koji se isporučuju u skladu s drugim državnim standardima i tehničkim uvjetima. Projektni otpori na čelik koji se koriste za izradu profilisanih limova su dani zasebno. Lista   upotrebljena literatura: 1. SNiP 2.03.01-84 "Betonske i armirano-betonske konstrukcije" 2. SP 52-101-2003 3. SNiP II-23-81 (1990) "Čelične konstrukcije" 4. Alexandrov A.V. Otpornost materijala. Moskva: srednja škola. - 2003. 5. Fesik S.P. Priručnik o otpornosti na materijale. Kijev: Budilnik. - 1982. Glavni glavni zadatak inženjerskog dizajna je izbor optimalnog profila profila i materijala konstrukcije. Potrebno je pronaći tačno veličinu koja će osigurati očuvanje oblika sistema na minimalnoj mogućoj masi pod utjecajem opterećenja. Na primjer, koji čelik treba koristiti kao raspon snopa konstrukcije? Materijal se može koristiti neracionalno, ugradnja će postati složenija i izgradnja će postajati teža, povećati će se financijski troškovi. Na ovo će pitanje odgovoriti takav koncept kao što je modul elastičnosti čelika. To će omogućiti u vrlo ranoj fazi da se izbjegne pojava ovih problema. Opći pojmovi Modul elastičnosti (Youngov modul) pokazatelj je mehaničkih svojstava materijala koji karakteriziraju njegovu otpornost na vlačnu deformaciju. Drugim riječima, to je vrijednost duktilnosti materijala. Što je veći modul elastičnosti, manje će se štap protezati pod drugim jednakim opterećenjima (površina poprečnog presjeka, veličina opterećenja i drugi). Youngov modul u teoriji elastičnosti označen je slovom E. To je sastavni dio Hookeovog zakona (o deformaciji elastičnih tijela). Ova vrijednost odnosi se naprezanja koja nastaju u uzorku i njegove deformacije. Ova vrijednost mjeri se prema standardnom međunarodnom sustavu jedinica u MPa (Megapaskali). Ali inženjeri u praksi skloniji su upotrebljavati dimenziju kgf / cm2. Empirijski se ovaj pokazatelj utvrđuje u naučnim laboratorijama. Suština ove metode je pucanje uzoraka materijala u obliku bučica na specijalnoj opremi. Saznavši produženje i napetost pri kojoj se uzorak srušio, varijabilni podaci dijele se jedan na drugog. Dobivena vrijednost je (Youngov) modul elastičnosti. Tako se određuje samo Youngov modul elastičnih materijala: bakar, čelik itd. I lomljivi materijali komprimiraju se sve do trenutka kada se pojave pukotine: beton, liveno željezo i slično. Mehanička svojstva Samo pri radu u napetosti ili kompresiji, modul elastičnosti (Young) pomaže u pogađanju ponašanja materijala. Ali prilikom savijanja, šišanja, drobljenja i drugih opterećenja morat ćete unijeti dodatne parametre: Uz prethodno navedeno, vrijedno je napomenuti da neki materijali imaju različita mehanička svojstva ovisno o smjeru utovara. Takvi materijali se nazivaju anizotropni. Primjeri za to su tkanine, neke vrste kamena, laminata, drveta i više. Za izotropne materijale, mehanička svojstva i elastična deformacija ista su u svakom smjeru. Takvi materijali uključuju metale: aluminij, bakar, liveno gvožđe, čelik itd., Kao i guma, beton, prirodno kamenje, ne laminirana plastika. Moduli elastičnosti Treba napomenuti da je ta vrijednost varijabilna. Čak i za jedan materijal može imati različita značenja ovisno o tome na koje je točke sila bila primijenjena. Neki plastično-elastični materijali imaju skoro konstantnu vrijednost modula elastičnosti kada rade i u napetosti i kod kompresije: čelik, aluminij, bakar. A postoje situacije kada se ta vrijednost mjeri oblikom profila. Neke vrijednosti (vrijednost je prikazana u milionima kgf / cm2): Aluminijum - 0,7. Drvo preko vlakana je 0,005. Drvo uz vlakna je 0,1. Beton - 0,02. Zid od granita - 0,09. Zidarstvo - 0,03. Bronza - 1.00. Mesing - 1.01. Sivi lijev - 1.16. Bijelo lijevano željezo - 1,15. Razlika u pokazateljima modula elastičnosti čelika ovisno o njihovim ocjenama: Ova vrijednost također varira ovisno o vrsti najma: Kabl sa metalnom jezgrom - 1,95. Pleteni konop - 1.9. Žica velike čvrstoće - 2.1. Kao što se vidi, odstupanja u vrijednostima modula elastičnosti čelika su beznačajna. Iz tog razloga većina inženjera u svojim proračunima zanemaruje pogreške i uzima vrijednost od 2,00. Fizičke karakteristike materijala za čelične konstrukcije

Materijal	Moduli elastičnosti E, MPa
Bijelo, sivo lijevano željezo	(1,15 ... 1,60) · 10 5
Pokriveno liveno gvožđe	1,5510 5
Ugljični čelik	(2.0 ... 2.1) 10 5
Legirani čelik	(2.1 ... 2.2) 10 5
Valjkasti bakar	1,110 5
Hladno izvučeni bakar	1,3 · 10 3
Lijevani bakar	0,84 · 10 5
Fosforna bronza valjana	1,15 · 10 5
Mangan, valjana bronza	1,110 5
Lijevana aluminijska bronza	1.0510 5
Hladno izvučeni mesing	(0,91 ... 0,99) 10 5
Brodski valjani mesing	1,0 · 10 5
Valjani aluminijum	0,69 · 10 5
Izvučena aluminijska žica	0.710 5
Duralumin valjani	0,71 · 10 5
Valjeni cink	0,84 · 10 5
Olovo	0,17 · 10 5
Led	0,110 5
Staklo	0,56 · 10 5
Granit	0,49 · 10 5
Kreč	0,42 · 10 5
Mermer	0,56 · 10 5
Peščani kamen	0,18 · 10 5
Zid od granita	(0,09 ... 0,1) · 10 5
Zidarska opeka	(0,027 ... 0,030) · 10 5
Beton (vidi tabelu 2)
Drvo uz vlakna	(0,1 ... 0,12) · 10 5
Drvo preko vlakana	(0,005 ... 0,01) · 10 5
Guma	0,0000810 5
Tektolit	(0,06 ... 0,1) · 10 5
Getinax	(0,1 ... 0,17) · 10 5
Bakelit	(2 ... 3) · 10 3
Celuloid	(14.3 ... 27.5) 10 2

Regulatorni podaci za proračune armiranobetonskih konstrukcija

Tabela 2. Moduli elastičnosti betona (prema SP 52-101-2003)

Tabela 2.1 Moduli elastičnosti betona prema SNiP 2.03.01-84 * (1996)

Napomene:
1. Iznad crte su vrijednosti u MPa, ispod crte - u kgf / cm & sup2.
2. Za lagani, stanični i porozni beton s intermedijarnim vrijednostima gustoće betona, početni moduli elastičnosti uzimaju se linearnom interpolacijom.
3. Za neaklavni celični beton vrijednosti E b uzimaju se kao za autoklavirani beton s množenjem s faktorom 0,8.
4. Za naponski beton vrijednosti E b uzimaju se kao za teški beton s množenjem faktorom
a   \u003d 0,56 + 0,006 V.

Tabela 3. Standardne vrijednosti otpornosti betona (prema SP 52-101-2003)

Tabela 4. Procijenjene vrijednosti otpornosti betona na kompresiju (prema SP 52-101-2003)

Tabela 4.1 Izračunate vrijednosti otpornosti betona na kompresiju prema SNiP 2.03.01-84 * (1996)

Tabela 5. Procijenjena vlačna čvrstoća betona (prema SP 52-101-2003)

Tabela 6. Standardni otpor ventila (prema SP 52-101-2003)

Tabela 6.1 Standardni otpor ventila klase A prema SNiP 2.03.01-84 * (1996)

Tabela 6.2 Standardni otpor ventila klase B i K prema SNiP 2.03.01-84 * (1996)

Tabela 7. Projektni otpor ventila (prema SP 52-101-2003)

Tabela 7.1 Projektni otpor ventila klase A prema SNiP 2.03.01-84 * (1996)

Tabela 7.2 Projektni otpor ventila klase B i K prema SNiP 2.03.01-84 * (1996)

Regulatorni podaci za proračun metalnih konstrukcija

Tabela 8. Standardna i konstrukcijska otpornost na zatezanje, sabijanje i savijanje (prema SNiP II-23-81 (1990)) lima, širokopojasnog univerzalnog i konstrukcijskog čelika prema GOST 27772-88 za čelične konstrukcije zgrada i građevina

Napomene:
1. Debljina oblikovanog čelika treba uzeti kao debljinu police (minimalna debljina je 4 mm).
2. Normativne vrijednosti prinosa i privremene otpornosti prema GOST 27772-88 uzimaju se kao normativni otpor.
3. Vrijednosti konstrukcijskih otpora dobivaju se dijeljenjem normativnih otpora s koeficijentima pouzdanosti materijala, zaokruživanjem na 5 MPa (50 kgf / cm2).

Tabela 9. Klase čelika zamijenjene čelikom prema GOST 27772-88 (prema SNiP II-23-81 (1990))

Napomene:
1. Čelik S345 i S375 kategorija 1, 2, 3, 4 prema GOST 27772-88 zamjenjuju čelik kategorija 6, 7 i 9, 12, 13 i 15, prema GOST 19281-73 * i GOST 19282-73 *.
2. Čelik S345K, S390, S390K, S440, S590, S590K u skladu s GOST 27772-88 zamjenjuje odgovarajuće razrede čelika kategorija 1-15 u skladu s GOST 19281-73 * i GOST 19282-73 * navedenim u ovoj tablici.
3. Nije predviđena zamjena čelika prema GOST 27772-88 čelicima koji se isporučuju u skladu s drugim državnim standardima i tehničkim uvjetima.

Ovdje nisu prikazani konstrukcijski otpori čelika koji se koristi za proizvodnju profiliranih limova.

Youngov modul i modul smicanja, vrijednosti Poissona omjera (tablica). Tablični modul elastičnosti materijala tablice

Modul elastičnosti za čelik kao i za ostale materijale

Prije upotrebe bilo kojeg materijala u građevinskim radovima, trebali biste se upoznati s njegovim fizičkim karakteristikama kako biste znali kako se nositi s njim, koji će mu mehanički utjecaj biti prihvatljiv i slično. Jedna od važnih karakteristika na koju se često obraća pažnja je modul elastičnosti.

U nastavku razmotrimo sam koncept, kao i ovu vrijednost u odnosu na jedan od najpopularnijih materijala u građevinskim i popravnim radovima - čelik. Ovi će se pokazatelji uzeti u obzir i za druge materijale, radi primera.

Modul elastičnosti - šta je to?

Modul elastičnosti materijala je skup fizičkih veličina koje karakteriziraju sposobnost krutine da se elastično deformira pod primjenom sile na nju. Izražava se slovom E. Dakle, to će biti spomenuto u svim tabelama koje će ići dalje u članku.

Nemoguće je tvrditi da postoji samo jedan način prepoznavanja vrijednosti elastičnosti. Različiti pristupi proučavanju ove količine doveli su do činjenice da postoji nekoliko različitih pristupa odjednom. Ispod su tri glavna načina za izračunavanje performansi ove karakteristike za različite materijale:

• Youngov modul (E) opisuje otpornost materijala na zatezanje ili kompresiju pod elastičnom deformacijom. Youngova varijanta određena je omjerom naprezanja prema naprezanju kompresije. Obično ga se jednostavno naziva modul elastičnosti.
• Modul smicanja (G), koji se naziva i modul krutosti. Ova metoda otkriva sposobnost materijala da se odupre bilo kakvoj promjeni oblika, ali u uvjetima održavanja svoje norme. Modul smicanja izražava se kao odnos napona smicanja prema naprezanju smicanja, koji se definira kao promjena pravog kuta između postojećih ravnina izloženih smičnim naponima. Modul smicanja, usput, jedna je od komponenti fenomena poput viskoznosti.
• Modul opsega (K), koji se još naziva i modul skupnoga. Ova opcija ukazuje na mogućnost predmeta iz bilo kojeg materijala da promijeni svoj volumen u slučaju opsežnog normalnog naprezanja koji djeluje na njega, a koji je isti u svim smjerovima. Ova opcija se izražava kao odnos volumetrijskog naprezanja prema vrijednosti relativnog volumetrijskog kompresije.
• Postoje i drugi pokazatelji elastičnosti, koji se mere u drugim količinama, a izražavaju se u ostalim odnosima. Ostale vrlo poznate i popularne opcije za pokazatelje elastičnosti su parametri Lame ili Poissonov omjer.

Tabela pokazatelja elastičnosti materijala

Prije nego što se izravno uputimo na ove karakteristike čelika, razmotrimo prvo kao primjer i dodatne informacije tablicu koja sadrži podatke o ovoj vrijednosti u odnosu na ostale materijale. Podaci se mjere u MPa.

Modul elastičnosti raznih materijala

Kao što možete vidjeti iz gornje tablice, ova se vrijednost razlikuje za različite materijale, štoviše, pokazatelji se razlikuju ako se uzme u obzir jedna ili druga inačica izračuna ovog pokazatelja. Svako je slobodan odabrati upravo onu mogućnost proučavanja pokazatelja koja mu više odgovara. Možda je poželjnije razmotriti Youngov modul, jer se u tom smislu češće koristi upravo za karakterizaciju određenog materijala.

Nakon što smo se ukratko upoznali s podacima ove karakteristike drugih materijala, prijelazimo direktno na karakteristiku čelika.

Za početak, okrećemo se suvim brojevima i dobivamo različite pokazatelje ove karakteristike za različite vrste čelika i čeličnih konstrukcija:

• Modul elastičnosti (E) za livenje, vruće valjano ojačanje izrađeno od čelika razreda navedenih u člancima 3 i čl. 5 je jednako 2,1 * 106 kg / cm ^ 2.
• Za čelike poput 25G2S i 30HG2S, ova vrijednost je 2 * 106 kg / cm ^ 2.
• Za žicu periodičnog profila i hladno vučenu okruglu žicu postoji takva vrijednost elastičnosti jednaka 1,8 * 106 kg / cm ^ 2. Za ojačanje sa hladnim konusima brojke su slične.
• Za niti i snopove žica velike čvrstoće vrijednost je 2 · 10 6 kg / cm ^ 2
• Za čelične spiralne užadi i užad s metalnom jezgrom, vrijednost je 1,5 · 10 4 kg / cm ^ 2, dok za kablove s organskom jezgrom ta vrijednost ne prelazi 1,3 · 10 6 kg / cm ^ 2.
• Modul smicanja (G) za valjani čelik je 8,4 · 10 6 kg / cm ^ 2.
• I na kraju, Poissonov omjer za čelik je 0,3

Ovo su opći podaci za vrste čelika i čeličnih proizvoda. Svaka vrijednost izračunata je prema svim fizičkim pravilima i uzimajući u obzir sve raspoložive odnose koji se koriste za dobivanje vrijednosti ove karakteristike.

U nastavku će biti dane sve opće informacije o ovoj čeličnoj karakteristici. Vrijednosti će biti dodijeljene i Youngovim modulom i modulom smicanja, kako u nekim mjernim jedinicama (MPa), tako i u drugim (kg / cm2, Newton * m2).

Čelik i nekoliko različitih marki

Vrijednosti pokazatelja elastičnosti čelika variraju, jer postoji nekoliko modula odjednom, koji se izračunavaju i izračunavaju različito. Možete primijetiti činjenicu da se u načelu pokazatelji ne razlikuju mnogo, što svjedoči u korist različitih studija o elastičnosti raznih materijala. Ali ne biste trebali ulaziti duboko u sve proračune, formule i vrijednosti jer je dovoljno odabrati određenu vrijednost elastičnosti kako biste se ubuduće usredotočili na nju.

Usput, ako sve vrijednosti ne izrazite numeričkim omjerima, već ih uzmete odmah i izračunate u cijelosti, tada će ova karakteristika čelika biti jednaka: E \u003d 200.000 MPa ili E \u003d 2.039.000 kg / cm ^ 2.

Ove će vam informacije pomoći da shvatite sam koncept modula elastičnosti, kao i da se upoznate s glavnim vrijednostima ove karakteristike za čelik, čelične proizvode, kao i za nekoliko drugih materijala.

Treba imati na umu da je modul elastičnosti različit za različite legure čelika i za različite čelične konstrukcije, koje sadrže i druge spojeve. Ali čak se i u takvim uvjetima može primijetiti činjenica da se pokazatelji malo razlikuju. Vrijednost modula elastičnosti čelika praktično ovisi o konstrukciji. kao i sadržaj ugljenika. Način vruće ili hladne obrade čelika također ne može u velikoj mjeri utjecati na ovaj pokazatelj.

stanok.guru

Tabela. Vrijednosti modula uzdužne elastičnosti E, smicanja modula G i Poissonova omjera µ (pri temperaturi od 20 ° C). Materijal Moduli, MPa Poissonov omjer Čelik (1,86 ÷ 2,1) * 105 (7,8 ÷ 8,3) * 104 0,25-0,33 Sivi lijev (0,78 ÷ 1,47) * 105 4,4*104 0,23-0,27 Sivi lijev, modifikovan (1,2 ÷ 1,6) * 105 (5 ÷ 6,9) * 104 - Tehnički bakar (1,08 ÷ 1,3) * 105 4,8*104 - Limenka od bronce (0,74 ÷ 1,22) * 105 - 0,32-0,35 Nehrđajuća bronza (1,02 ÷ 1,2) * 105 - - Mesing aluminij (0,98 ÷ 1,08) * 105 (3,6 ÷ 3,9) * 104 0,32-0,34 Aluminijske legure (0,69 ÷ 0,705) * 105 2,6*104 0,33 Legure magnezija (0,4 ÷ 0,44) * 105 - 0,34 Nikal tehnički 2,5*105 7,35*104 0,33 Tehničko vodstvo (0,15 ÷ 0,2) * 105 0,7*104 0,42 Cink tehnički 0,78*105 3,2*104 0,27 Opeka (0,24 ÷ 0,3) * 104 - - Beton (s privremenom otpornošću) (1-2MPa) (1,48 ÷ 2,25) * 104 - 0,16-0,18 Armirani beton: komprimirani elementi (1,8 ÷ 4,2) * 104 - - Armirani beton: saviti elementi (1,07 ÷ 2,64) * 104 - - Drvo svih vrsta: duž vlakana (8,8 ÷ 15,7) * 104 (4.4 ÷ 6.4) * 102 - Drvo svih vrsta: preko vlakana (3,9 ÷ 9,8) * 104 (4.4 ÷ 6.4) * 102 - Zrakoplovna šperploča 1. razreda: duž vlakana 12,7*103 - - Zrakoplovna šperploča 1. razreda: preko vlakana 6,4*103 - - Tektolit (PT, PTK, PT-1) (5,9 ÷ 9,8) * 103 - - Getinax (9,8 ÷ 17,1) * 103 - - Viniplast list 3,9*103 - - Staklo (4,9 ÷ 5,9) * 104 (2,05 ÷ 2,25) * 103 0,24-0,27 Organsko staklo (2,8 ÷ 4,9) * 103 - 0,35-0,38 Bakelit bez punila (1,96 ÷ 5,9) * 103 (6,86 ÷ 20,5) * 102 0,35-0,38 Celuloid (1,47 ÷ 2,45) * 103 (6,86 ÷ 9,8) * 102 0,4 Guma 0,07*104 2*103 - Fiberglass 3,4*104 (3,5 ÷ 3,9) * 103 - Najlon (1,37 ÷ 1,96) * 103 - - Ftoroplast F-4 (4,6 ÷ 8,3) * 102 - -

tehtab.ru

Youngov modul i modul smicanja, Poisson-ove vrijednosti omjera (Tabela)

Elastična svojstva tijela

Slijede referentne tablice za uobičajene konstante; ako su poznata dva, tada je to dovoljno za određivanje elastičnih svojstava homogene izotropne čvrste tvari.

Youngov modul ili modul uzdužne elastičnosti u dyni / cm2.

Modul smicanja ili torzijski modul G u din / cm2.

Modul kompresije ili krupni modul K u din / cm2.

Zapremina stisljivosti k \u003d 1 / K /.

Poissonov odnos µ jednak je odnosu poprečne relativne kompresije i uzdužne relativne napetosti.

Za homogeni izotropni čvrsti materijal javljaju se sljedeći odnosi između tih konstanti:

G \u003d E / 2 (1 + µ) - (α)

μ \u003d (E / 2G) - 1 - (b)

K \u003d E / 3 (1 - 2µ) - (c)

Poissonov omjer ima pozitivan predznak, a njegova se vrijednost obično kreće u rasponu od 0,25 do 0,5, ali u nekim slučajevima može preći određene granice. Stupanj podudarnosti promatranih vrijednosti µ i izračunatih formulom (b) pokazatelj je izotropije materijala.

Tablice vrijednosti Youngovog modula elastičnosti, modula smicanja i Poissonova omjera

Date su vrijednosti kurziva izračunate iz odnosa (a), (b), (c).

Materijal na 18 ° C	Youngov modul E, 1011 dyne / cm2.		Poissonov odnos µ
Aluminij
Čelik (1% C) 1)
Constantan 2)
Manganin
1) Za čelik, koji sadrži oko 1% C, elastične konstante, kao što znate, mijenjaju se tijekom termičke obrade. 2) 60% Cu, 40% Ni.

Rezultati eksperimenta dani u nastavku odnose se na obične laboratorijske materijale, uglavnom žice.

Supstanca	Youngov modul E, 1011 dyne / cm2.	Modul smicanja G, 1011 dyne / cm2.	Poissonov odnos µ	Modul rasprostranjenosti K, 1011 dyne / cm2.
Bronca (66% Cu)
Neysilber1)
Staklena jena kruna
Stakleni jen kremen
Željezo za zavarivanje
Fosforna bronza 2)
Platinoid3)
Kvarcne niti (plutajuće)
Meka vulkanizirana guma
1) 60% Cu, 15% Ni, 25% Zn 2) 92,5% Cu, 7% Sn, 0,5% P 3) Nikal srebro sa malo volframa.

Supstanca	Youngov modul E, 1011 dyne / cm2.	Supstanca	Youngov modul E, 1011 dyne / cm2.
Cink (čist)
		Mahagoni
		Cirkonijum
Legura 90% Pt, 10% Ir
Duralumin
Svilene niti1		Teak stablo
		Plastika:
		Termoplastična
		Termo-podešavanje
		Volfram
1) Brzo se smanjuje s povećanjem opterećenja 2) Otkriva uočljiv elastični umor

Temperaturni koeficijent (na 150S) Et \u003d E11 (1-ɑ (t-15)), Gt \u003d G11 (1-ɑ (t-15))			Kompresibilnost k, bar-1 (pri 7-110S)
Aluminij			Aluminij
			Stakleni kremen
			Nemačko staklo
Nikal srebro
Fosforna bronza
Kvarcne niti

infotables.ru

Modul elastičnosti (Youngov modul) | Svijet zavarivanja

Moduli elastičnosti

Modul elastičnosti (Youngov modul) E - karakterizira otpornost materijala na vlačno / sabijanje tokom elastične deformacije ili svojstvo predmeta da se deformira duž osi kada se na ovu osovinu primjenjuje sila; definira kao odnos napona i izduženja. Često se Youngov modul naziva jednostavno modulom elastičnosti.

1 kgf / mm2 \u003d 10-6 kgf / m2 \u003d 9,8 · 106 N / m2 \u003d 9,8 · 107 dyn / cm2 \u003d 9,81 · 106 Pa \u003d 9,81 MPa

Modul elastičnosti (Youngov modul) Materijal Ekgf / mm2 107 N / m2 MPa

Metali
Aluminij	6300-7500	6180-7360	61800-73600
Zapaljeni aluminijum	6980	6850	68500
Berilijum	30050	29500	295000
Bronza	10600	10400	104000
Lijevana aluminijska bronza	10500	10300	103000
Valjani brončani fosfor	11520	11300	113000
Vanadijum	13500	13250	132500
Vanadijum otparen	15080	14800	148000
Bizmut	3200	3140	31400
Bismuth cast	3250	3190	31900
Volfram	38100	37400	374000
Volfram odzračen	38800-40800	34200-40000	342000-400000
Hafnijum	14150	13900	139000
Duralumin	7000	6870	68700
Duralumin valjani	7140	7000	70000
Kovano gvožđe	20000-22000	19620-21580	196200-215800
Lijevano gvožđe	10200-13250	10000-13000	100000-130000
Zlato	7000-8500	6870-8340	68700-83400
Zlato zapaljivo	8200	8060	80600
Invar	14000	13730	137300
Indium	5300	5200	52000
Iridium	5300	5200	52000
Kadmijum	5300	5200	52000
Cadmium Cast	5090	4990	49900
Kobalt otpalio	19980-21000	19600-20600	196000-206000
Constantan	16600	16300	163000
Mesing	8000-10000	7850-9810	78500-98100
Brodski valjani mesing	10000	9800	98000
Hladno izvučeni mesing	9100-9890	8900-9700	89000-97000
Magnezijum	4360	4280	42800
Manganin	12600	12360	123600
Bakar	13120	12870	128700
Deformirani bakar	11420	11200	112000
Lijevani bakar	8360	8200	82000
Laminirani bakar	11000	10800	108000
Hladno izvučeni bakar	12950	12700	127000
Molibden	29150	28600	286000
Nikal srebro	11000	10790	107900
Nikal	20000-22000	19620-21580	196200-215800
Otvrgnuti nikl	20600	20200	202000
Niobijum	9080	8910	89100
Tin	4000-5400	3920-5300	39200-53000
Tin cast	4140-5980	4060-5860	40600-58600
Osmium	56570	55500	555000
Paladijum	10000-14000	9810-13730	98100-137300
Palladium Cast	11520	11300	113000
Platina	17230	16900	169000
Platinum Annealed	14980	14700	147000
Rhodium Annealed	28030	27500	275000
Ruthenium Annealed	43000	42200	422000
Olovo	1600	1570	15700
Cast olovo	1650	1620	16200
Srebrna	8430	8270	82700
Srebro zapaljivo	8200	8050	80500
Alatni čelik	21000-22000	20600-21580	206000-215800
Legirani čelik	21000	20600	206000
Specijalni čelik	22000-24000	21580-23540	215800-235400
Ugljični čelik	19880-20900	19500-20500	195000-205000
Livenje čelika	17330	17000	170000
Tantal	19000	18640	186400
Tantal odzračen	18960	18600	186000
Titanijum	11000	10800	108000
Chrome	25000	24500	245000
Cink	8000-10000	7850-9810	78500-98100
Valjeni cink	8360	8200	82000
Cink cast	12950	12700	127000
Cirkonijum	8950	8780	87800
Lijevano gvožđe	7500-8500	7360-8340	73600-83400
Bijelo, sivo lijevano željezo	11520-11830	11300-11600	113000-116000
Pokriveno liveno gvožđe	15290	15000	150000
Plastika
Pleksiglas	535	525	5250
Celuloid	173-194	170-190	1700-1900
Organsko staklo	300	295	2950
Guma
Guma	0,80	0,79	7,9
Meka vulkanizirana guma	0,15-0,51	0,15-0,50	1,5-5,0
Drvo
Bambus	2000	1960	19600
Drvo breze	1500	1470	14700
Bukva	1600	1630	16300
Hrast	1600	1630	16300
Jela	900	880	8800
Gvožđe stablo	2400	2350	32500
Bor	900	880	8800
Minerali
Kvarc	6800	6670	66700
Razni materijali
Beton	1530-4100	1500-4000	15000-40000
Granit	3570-5100	3500-5000	35000-50000
Gusti krečnjak	3570	3500	35000
Kvarcna nit (spojena)	7440	7300	73000
Catgut	300	295	2950
Led (na -2 ° C)	300	295	2950
Mermer	3570-5100	3500-5000	35000-50000
Staklo	5000-7950	4900-7800	49000-78000
Staklene krunice	7200	7060	70600
Stakleni kremen	5500	5400	70600

Literatura

1. Kratka fizička i tehnička referenca. T.1 / Pod općim. ed. K.P. Yakovleva. M .: FIZMATGIZ. 1960. - 446 str.
2. Priručnik za zavarivanje obojenih metala / S.M. Gurevich. Kijev .: Naukova Dumka. 1981. 680 str.
3. Priručnik elementarne fizike / N.N. Koshkin, M.G. Širkevič. M., nauka. 1976.256 s.
4. Tabele fizičkih veličina. Priručnik / Ed. I.K. Kikoina. M., Atomizdat. 1976, 1008 str.

varworld.ru

METALNA MEHANIČKA SVOJSTVA | Enciklopedija kruži svijetom

  Sadržaj članka

METALNA MEHANIČKA SVOJSTVA Kad sila ili sustav sila djeluje na metalni uzorak, na to reagira mijenjajući oblik (deformira se). Različite karakteristike koje određuju ponašanje i konačno stanje metalnog uzorka ovisno o vrsti i intenzitetu sila naziva se mehaničkim svojstvima metala.

Intenzitet sile koja djeluje na uzorak naziva se naponom i mjeri se kao ukupna sila koja se odnosi na područje na koje djeluje. Deformacija se shvaća kao relativna promjena veličine uzorka uzrokovana primijenjenim naprezanjem.

ELASTIČNA I PLASTIČNA DEFORMACIJA, DESTRUKCIJA

Ako naprezanje na metalni uzorak nije previsoko, tada je njegova deformacija elastična - vrijedno je osloboditi stresa, jer mu se obnavlja oblik. Neke su metalne konstrukcije namjerno dizajnirane tako da su elastično deformirane. Dakle, opruge obično zahtijevaju prilično veliku elastičnu deformaciju. U ostalim slučajevima, elastična deformacija je svedena na minimum. Mostovi, grede, mehanizmi, uređaji čine što je moguće tvrđi. Elastična deformacija metalnog uzorka proporcionalna je sili ili zbroju sila koje djeluju na njega. To je izraženo Hookeovim zakonom, prema kojem je napon jednak elastičnom naprezanju pomnoženom s koeficijentom proporcionalne proporcionalnosti, koji se naziva modulom elastičnosti: s \u003d eY, gdje je s naprezanje, e je deformacija elastičnosti, a Y je modul elastičnosti (Y-ov modul). Moduli elastičnosti niza metala prikazani su u tabeli. 1.

Pomoću podataka u ovoj tablici moguće je izračunati, na primjer, silu potrebnu za rastezanje čeličnog štapa kvadratnog presjeka sa stranom od 1 cm za 0,1% njegove dužine:

F \u003d Y'A´DL / L \u003d 200.000 MPa 1 cm2´0.001 \u003d 20.000 N (\u003d 20 kN)

Kada se naprezanja koja prelaze njegovu elastičnu granicu primjenjuju na metalni uzorak, uzrokuju plastičnu (nepovratnu) deformaciju, što dovodi do nepovratne promjene oblika. Veća naprezanja mogu uzrokovati kvar materijala.

Najvažniji kriterij pri odabiru metalnog materijala, koji zahtijeva visoku elastičnost, je prinosna čvrstoća. Najbolji čelični čelici imaju gotovo isti modul elastičnosti kao i najjeftiniji građevinski čelici, ali opružni čelici su u stanju podnijeti mnogo veća naprezanja i, prema tome, mnogo veće elastične deformacije bez plastične deformacije, jer imaju veću prinosnu čvrstoću.

Plastične osobine metalnog materijala (za razliku od elastičnih) mogu se promeniti fuzijom i toplotnom obradom. Stoga se prinosna snaga željeza takvim metodama može povećati za 50 puta. Čisto željezo prelazi u stanje prinosa već pri naponima od oko 40 MPa, dok čvrstoća prinosa čelika koji sadrži 0,5% ugljika i nekoliko posto kroma i nikla, nakon zagrijavanja na 950 ° C i gašenja može doseći 2000 MPa.

Kad se napuni metalni materijal s prekoračenjem prinosa, on se i dalje plastično deformira, ali tijekom procesa deformacije postaje tvrđi, tako da daljnje povećanje naprezanja zahtijeva povećanje naprezanja. Ovaj fenomen se naziva deformacija ili mehaničko otvrdnjavanje (kao i otvrdnjavanje). Može se pokazati uvijanjem ili višestrukim savijanjem metalne žice. Deformacijsko kaljenje metalnih proizvoda često se vrši u tvornicama. Mesingani limovi, bakrene žice, aluminijske šipke mogu se hladno valjati ili hladno izvlačiti kako bi se dostigao nivo tvrdoće koja je potrebna za krajnji proizvod.

Sprain

Odnos između naprezanja i naprezanja za materijale često se ispituje ispitivanjem zatezanjem, a u ovom se slučaju dobiva zatezni dijagram - graf na kojem je deformacija iscrtana duž vodoravne osi, a napetost se crta duž vertikalne osi (Sl. 1). Iako se zatezni presjek uzorka smanjuje (a dužina povećava) s natezanjem, napon se obično izračunava upućivanjem sile na prvobitno područje poprečnog presjeka, a ne na smanjeni koji bi dao istinski napon. Za male deformacije to nije mnogo važno, ali za velike može dovesti do vidljive razlike. U fig. Slika 1 prikazuje krivulje naprezanja i naprezanja za dva materijala s nejednakom duktilnošću. (Plastičnost je sposobnost materijala da se izduži bez loma, ali isto tako i bez vraćanja u svoj izvorni oblik nakon istovara.) Početni linearni presjek obje krivulje završava se na mjestu prinosa u kojem započinje plastični protok. Za manje duktilni materijal, najviša tačka dijagrama, njegova zatezna čvrstoća, odgovara lomu. Za duktilniji materijal zatezna čvrstoća se postiže kada brzina smanjenja presjeka tijekom deformacije postane veća od brzine stvrdnjavanja. U ovoj fazi, tokom testa, počinje formiranje „vrata“ (lokalno ubrzano smanjenje smanjenog presjeka). Iako se sposobnost uzorka da podnese opterećenje smanjuje, materijal u vratu i dalje otvrdne. Test se završava puknućem vrata.

Tipične vrijednosti količina koje karakteriziraju vlačnu čvrstoću niza metala i legura prikazane su u tablici. 2. Lako je vidjeti da se te vrijednosti za isti materijal mogu uvelike razlikovati ovisno o načinu obrade.

  Tabela 2

Tabela 2
Metali i legure	Uslov	Snaga prinosa, MPa	Vučna čvrstoća, MPa	Izduženje,%
Blagi čelik (0,2% C)	Vruće valjane	300	450	35
Blagi čelik (0,4% C, 0,5% Mn)	Otvrdnuta i temperirana	450	700	21
Čelik visoke čvrstoće (0,4% C, 1,0% Mn, 1,5% Si, 2,0% Cr, 0,5% Mo)	Otvrdnuta i temperirana	1750	2300	11
Sivi lijev	Posle kastinga	–	175–300	0,4
Tehnički čisti aluminij	Otpali	35	90	45
Tehnički čisti aluminij	Naprezanje očvršćeno	150	170	15
Aluminijska legura (4,5% Cu, 1,5% Mg, 0,6% Mn)	Očvrsnuo starenjem	360	500	13
	Potpuno izgoreo	80	300	66
Mesingani lim (70% Cu, 30% Zn)	Naprezanje očvršćeno	500	530	8
Volfram žica	Izvučeno je do promjera 0,63 mm	2200	2300	2,5
Olovo	Posle kastinga	0,006	12	30

Kompresija

Elastična i plastična svojstva pod pritiskom obično su vrlo slična onima koja se opažaju pri napetosti (Sl. 2). Krivulja odnosa između uvjetnog naprezanja i uvjetne deformacije tijekom kompresije prelazi iznad odgovarajuće krivulje za napetost samo zato što presjek kompresije uzorka ne opada, već se povećava. Ako se na osovinama grafa odgodi pravi napon i istinska deformacija, krivulje se praktično podudaraju, iako se prije napetosti događa prijelom.

Tvrdoća.

Tvrdoća materijala je njegova sposobnost da se odupre plastičnoj deformaciji. Budući da testovi za zatezanje zahtevaju skupu opremu i zahtijevaju mnogo vremena, često se pribjegavaju jednostavnijim testovima tvrdoće. Kada se testiraju metodama Brinell i Rockwell, „metalni umetak“ (vrh koji ima oblik kugle ili piramide) se pritisne na metalnu površinu pri određenom opterećenju i brzini utovara. Tada se mjeri veličina ispisa (često se vrši automatski), a iz nje se određuje indeks tvrdoće (broj). Što je manji otisak, veća je i tvrdoća. Tvrdoća i čvrstoća prinosa su u određenoj mjeri uporedive karakteristike: obično s povećanjem jednog od njih drugi se također povećava.

Može se činiti da su metalni materijali uvijek poželjni maksimalna čvrstoća i tvrdoća. U stvari, to nije tako, ne samo iz ekonomskih razloga (postupci kaljenja zahtijevaju dodatne troškove).

Prvo, materijali se moraju oblikovati u različite proizvode, a to se obično izvodi postupcima (valjanje, utiskivanje, prešanje), u kojima plastična deformacija igra važnu ulogu. Čak i prilikom obrade na stroju za rezanje metala, plastična deformacija je vrlo značajna. Ako je tvrdoća materijala previsoka, tada je potrebna previše sile da bi se dobio željeni oblik, zbog čega se alati za rezanje brzo troše. Ova vrsta poteškoća može se smanjiti tretiranjem metala na povišenim temperaturama kada postanu mekši. Ako vruća obrada nije moguća, tada se upotrebljava metalno žarenje (sporo zagrijavanje i hlađenje).

Drugo, što metalni materijal postaje tvrđi, obično gubi na svojstvu duktilnosti. Drugim riječima, materijal postaje krhak ako je njegova prinosna čvrstoća toliko velika da se plastična deformacija ne javlja do onih napona koji odmah uzrokuju kvar. Dizajner obično mora odabrati neke srednje stupnjeve tvrdoće i duktilnosti.

Snaga i krhkost.

Viskoznost je suprotnost krhkosti. Ovo je sposobnost materijala da se odupre uništavanju apsorbiranjem udarne energije. Na primjer, staklo je krhko jer ne može apsorbirati energiju zbog plastične deformacije. S podjednako oštrim udarcem na lim mekog aluminija ne nastaju veliki naprezanja, jer je aluminij sposoban za plastičnu deformaciju, koja apsorbira udarnu energiju.

Postoji mnogo različitih metoda za ispitivanje metala na otpornost na udarce. Pri korištenju Charpy metode prizmatični urezan metalni uzorak izložen je utjecaju uvučenog klatna. Rad utrošen na uništavanju uzorka određuje se na udaljenosti od koje klatno odstupi nakon udara. Takvi testovi pokazuju da se čelik i mnogi metali kod niskih temperatura ponašaju krhko, ali pri visokim. Prijelaz s lomljivog na viskozno ponašanje često se događa u prilično uskom temperaturnom rasponu, čija se srednja točka naziva temperatura krhkog-viskoznog prijelaza. Ostala ispitivanja utjecaja također pokazuju prisutnost takvog prijelaza, no izmjerena temperatura prijelaza varira od ispitivanja do ispitivanja ovisno o dubini proreza, veličini i obliku uzorka, kao i o metodi i brzini opterećenja udara. Budući da nijedna vrsta ispitivanja ne reproducira čitav raspon radnih uvjeta, ispitni udarci su vrijedni samo zato što omogućuju usporedbu različitih materijala. Ipak, dali su puno važnih podataka o utjecaju fuzije, proizvodnoj tehnologiji i toplinskoj obradi na sklonost krhkom lomu. Temperatura prijelaza za čelike, mjerena Charpy metodom s zarezom u obliku slova V, može dostići + 90 ° C, ali može se sniziti na -130 ° C s odgovarajućim legirajućim dodacima i termičkoj obradi.

Krhko uništavanje čelika bilo je uzrok brojnih nesreća, poput neočekivanih pucanja cjevovoda, eksplozija tlačnih posuda i spremnika, urušavanja mostova. Među najpoznatijim primjerima je veliki broj brodova tipa Liberty, čije su se obloge neočekivano razdvojile dok plove. Kao što je pokazala istraga, kvar brodova Liberty posljedica je, posebno, nepravilne tehnologije zavarivanja koja je ostavljala unutrašnja naprezanja, lošu kontrolu sastava zavara i strukturne nedostatke. Podaci dobijeni kao rezultat laboratorijskih ispitivanja značajno su umanjili vjerojatnost takvih nezgoda. Temperatura krhkog i viskoznog prijelaza nekih materijala, na primjer, volfram, silicijum i hrom, značajno je viša od sobne temperature u običnim uvjetima. Takvi se materijali obično smatraju krhkim, a dati im željeni oblik zbog plastične deformacije moguće je samo ako se zagrijavaju. Istovremeno, bakar, aluminijum, olovo, nikal, neke vrste nehrđajućeg čelika i drugi metali i legure općenito ne postaju krhki kada se temperatura snizi. Iako se o krhkom lomu već mnogo zna, taj se fenomen još ne može u potpunosti shvatiti.

Umor

Umor je uništavanje građevine pod djelovanjem cikličkih opterećenja. Kad se dio savije u jednu ili drugu stranu, njegove se površine naizmjenično podvrgavaju kompresiji i napetosti. S dovoljno velikim brojem ciklusa punjenja, lom može uzrokovati naprezanje znatno niže od onih kod kojih se javlja kvar u slučaju jednog opterećenja. Naizmenični naponi uzrokuju lokaliziranu plastičnu deformaciju i zatezanje očvršćivanja materijala, što rezultira malim pukotinama tijekom vremena. Koncentracija stresa blizu krajeva takvih pukotina uzrokuje njihov porast. Na početku pukotine rastu polako, ali kako se poprečni presjek na koji raste teret smanjuje, naprezanja na krajevima pukotina povećavaju. Istovremeno, pukotine brže rastu i, na kraju, trenutno se šire po cijelom dijelu dijela. Pogledajte i RASPRODAJE MEHANIZMA.

Umor je nesumnjivo najčešći uzrok strukturnog neuspjeha u službi. Tomu su posebno podložni dijelovi stroja koji rade u cikličnim uvjetima utovara. U avionskoj industriji, umor je veoma važan problem zbog vibracija. Da bi se izbjeglo oštećenje umora, često je potrebno provjeriti i zamijeniti dijelove zrakoplova i helikoptera.

Puzanje.

Puzanje (ili puzanje) je sporo povećanje plastične deformacije metala pod utjecajem stalnog opterećenja. Sa pojavom mlaznih motora, plinskih turbina i raketa, svojstva materijala pri povišenim temperaturama postaju sve važnija. U mnogim područjima tehnologije daljnji razvoj je ograničen ograničenjima mehaničkih svojstava visokih temperatura.

Pri normalnim temperaturama plastična deformacija se uspostavlja gotovo trenutno čim se primijeni odgovarajući napon, a zatim se lagano poveća. Na povišenim temperaturama metali ne samo da postaju mekši, već se i deformišu tako da se deformacija s vremenom nastavlja povećavati. Takva deformacija ovisna o vremenu ili puzanje može ograničiti životni vijek građevina koje moraju dugo raditi pri povišenim temperaturama.

Što je veći stres i viša je temperatura, veća je brzina puzanja. Tipične krivulje puzanja prikazane su na Sl. 3. Nakon početne faze brzog (nestalnog) puzanja, ta se brzina smanjuje i postaje gotovo konstantna. Prije uništenja, stopa puzanja opet raste. Temperatura pri kojoj puzanje postaje kritično nije ista za različite metale. Zabrinutost telefonskih kompanija je puzanje olovnih kablova obloženih olovom koji rade na normalnim temperaturama okoline; istovremeno, neke posebne legure mogu raditi na 800 ° C bez otkrivanja prekomjernog puzanja.

Životni vijek dijelova pod uvjetima puzanja može se odrediti ili najvećom dopuštenom deformacijom ili uništenjem, a projektant uvijek treba imati na umu ove dvije moguće opcije. Prikladnost materijala za izradu proizvoda dizajniranih za dugotrajni rad na povišenim temperaturama, poput lopatica turbina, teško je unaprijed procijeniti. Ispitivanja u vremenu jednakom očekivanom životnom vijeku često su gotovo nemoguća, a rezultate kratkoročnih (ubrzanih) testova nije tako lako ekstrapolirati na duža razdoblja, jer se priroda uništenja može promijeniti. Iako se mehanička svojstva toplinski otpornih legura neprestano poboljšavaju, metafizičari i naučnici materijala uvijek će se suočiti sa zadatkom stvaranja materijala sposobnih da izdrže čak i veće temperature. Vidi također METALNA STUDIJA FIZIČKA.

KRISTALNA STRUKTURA

Gore smo razmatrali opće zakone ponašanja metala pod djelovanjem mehaničkih opterećenja. Da bismo bolje razumjeli odgovarajuće pojave, potrebno je uzeti u obzir atomsku strukturu metala. Svi kruti metali su kristalne supstance. Sastoje se od kristala, odnosno zrnaca, raspored atoma u kojem odgovara pravilnoj trodimenzionalnoj rešetki. Kristalna struktura metala može se predstaviti tako da se sastoji od atomske ravni ili slojeva. Kada se primijeni smicno naprezanje (sila koja uzrokuje da dvije susjedne ravnine metalnog uzorka klize jedna prema drugoj u suprotnim smjerovima), jedan sloj atoma može pomicati čitavu interatomsku udaljenost. Takav pomak će uticati na oblik površine, ali ne i na kristalnu strukturu. Ako se jedan sloj pomiče na više interatomskih udaljenosti, tada se na površini formira „korak“. Iako su pojedini atomi premali da bi bili vidljivi pod mikroskopom, koraci nastali klizanjem jasno su vidljivi pod mikroskopom i nazivaju se klizne linije.

Uobičajeni metalni predmeti s kojima se svakodnevno susrećemo su polikristalni, tj. sastoje se od velikog broja kristala od kojih svaki ima svoju orijentaciju atomskih aviona. Deformacija običnog polikristalnog metala s deformacijom jednog kristala ima zajedničko to da se javlja zbog klizanja po atomskim ravninama svakog kristala. Primjećuje se klizanje čitavih kristala duž njihovih granica samo u uvjetima puzanja pri povišenim temperaturama. Prosječna veličina jednog kristala, odnosno zrna, može biti od nekoliko hiljadnih do nekoliko desetina centimetra. Poželjna je finija veličina zrna jer su mehaničke karakteristike sitnozrnog metala bolje od onih zrnastih metala. Pored toga, sitni metali su manje lomljivi.

Klizanje i dislokacija.

Postupci klizanja detaljnije su istraženi na monokristalima metala uzgojenih u laboratoriji. Otkriveno je da se proklizavanje događa u određenim smjerovima i obično po dobro definiranim ravninama, nego i da se monokristalni deformatiraju pri vrlo malim naponima. Prelazak monokristala u stanje fluidnosti započinje za aluminijum od 1, a za gvožđe 15–25 MPa. Teoretski, ovaj prijelaz u oba slučaja trebao bi se dogoditi s naponima od pribl. 10.000 MPa. To odstupanje između eksperimentalnih podataka i teorijskih izračunavanja dugi niz godina ostajalo je važan problem. 1934. godine Taylor, Polany i Orovan predložili su objašnjenje zasnovano na konceptu nedostataka u kristalnoj strukturi. Predložili su da se tokom klizanja najprije dogodi pomak u nekom trenutku na atomskoj ravnini, koji se zatim širi kroz kristal. Granica između pomaknute i pomaknute regije (Sl. 4) predstavlja defekt linearne kristalne strukture koji se naziva dislokacija (na slici, ova linija ide u kristal okomito na ravninu figure). Kad se napon smicanja primijeni na kristal, dislokacija se pomiče, zbog čega on sklizne duž ravnine u kojoj se nalazi. Nakon formiranja dislokacija, oni se vrlo lako kreću duž kristala, što objašnjava „mekoću“ pojedinih kristala.

U metalnim kristalima obično je mnogo dislokacija (ukupna duljina dislokacija u jednom kubnom centimetru izgorjelog metalnog kristala može biti veća od 10 km). Ali 1952. godine, laboratoriji Bell Telephone Corporation, testirajući vrlo tanke limene žuljeve („šapice“) u zavoju, otkrili su na svoje iznenađenje da je snaga savijanja takvih kristala blizu teoretske vrijednosti za savršene kristale. Kasnije su otkrivene izrazito jake oštrice i mnogi drugi metali. Kao što se sugerira, takva velika čvrstoća rezultat je činjenice da u takvim kristalima ili uopće nema dislokacija, ili postoji jedna koja se proteže cijelom dužinom kristala.

Temperaturni efekti.

Učinak povišene temperature može se objasniti na temelju ideja o dislokacijama i strukturi zrna. Brojne dislokacije u kristalima natopljenog metala iskrivljavaju kristalnu rešetku i povećavaju energiju kristala. Kad se metal zagrijava, atomi postaju pokretni i ponovno se grade u nove, naprednije kristale koji sadrže manje dislokacija. Ova rekristalizacija povezana je sa omekšavanjem, koje se opaža pri žarenju metala.

www.krugosvet.ru

Modul tablice Young-a. Moduli elastičnosti. Definicija mladog modula.

SAMO ZADATAK @ KNJIŽNICA 1 KNJIŽNICA 2 Napomena Vrijednost modula elastike ovisi o strukturi, kemijskom sastavu i načinu obrade materijala. Stoga se vrijednosti E mogu razlikovati od prosječnih vrijednosti danih u tablici.

Youngova tablica modula Moduli elastičnosti. Definicija Youngovog modula. Faktor sigurnosti. Youngova tablica modula Materijal Materijal Aluminij 70 7000 Legirani čelik 210-220 21000-22000 Beton 3000 Ugljični čelik 200-210 20000-2100 Drvo (duž vlakana) 10-12 1000-1200 Staklo 56 5600 Drvo (preko vlakana) 0,5-1,0 50-100 Organsko staklo 2,9 290 Gvožđe 200 2000 Titanijum 112 11200 Zlato 79 7900 Chrome 240-250 24000-25000 Magnezijum 44 4400 Cink 80 8000 Bakar 110 11000 Sivi lijev 115-150 11500-15000 Olovo 17 1700 Zatezna čvrstoća materijala Dopušteno mehaničko naprezanje u nekim materijalima (zatezno) Faktor sigurnosti Nastavak ...

www.kilomol.ru

Elastični moduli i Poissonova omjera za neke materijale 013

   Mobilna betonara na šasiji

Na kojoj dubini se pod vodom izlijeva temelj

Materijal	Moduli elastičnosti, MPa		Poissonov omjer
	Youngov modul	Modul smicanja G
Bijelo, sivo lijevano željezo Kaljeno željezo	(1.15 ... 1.60) 105 1.55105	4,5104 -	0,23...0,27 -
Legirani čelik od ugljičnog čelika	(2.0 ... 2.1) 105 (2.1 ... 2.2) 105	(8.0 ... 8.1) 104 (8.0 ... 8.1) 104	0,24...0,28 0,25...0,30
Bakreno valjani Bakar hladno izvučen Bakreni odljev	1,1 · 105 1,3 · 105 0,84 · 105	4,0 · 104 4,9 · 104 -	0,31...0,34 - -
Fosforna valjana bronza Mangan-rolovana bronza livena aluminijumska bronza	1,15 · 105 1,1 · 105 1,05 · 105	4,2 · 104 4,0 · 104 4,2 · 104	0,32...0,35 0,35 -
Hladno izvučeni mesing Brodski valjani mesing	(0,91 ... 0,99) 105 1,0 105	(3.5 ... 3.7) 104 -	0,32...0,42 0,36
Valjani aluminijum Rolitirana aluminijska žica	0,69 · 105 0,7 · 105 0,71 · 105	(2,6 ... 2,7) 104 - 2,7104	0,32...0,36 - -
Valjeni cink	0,84 · 105	3.2104	0,27
Olovo	0,17 · 105	0.7104	0,42
Led	0.1105	(0,28 ... 0,3) 104	-
Staklo	0,56 · 105	0,22 · 104	0,25
Granit	0.49105	-	-
Krečnjak	0,42 · 105	-	-
Mermer	0,56 · 105	-	-
Peščani kamen	0,18 · 105	-	-
Zidar od granita Zidanje krečnjaka Zidarstvo od opeke	(0,09 ... 0,1) 105 0,06 105 (0,027 ... 0,030) 105	- - -	- - -
Beton krajnje čvrstoće, MPa: 10 15 20	(0.146 ... 0.196) 105 (0.164 ... 0.214) 105 (0.182 ... 0.232) 105	- - -	0,16...0,18 0,16...0,18 0,16...0,18
Drvo uz vlakna Drvo preko vlakana

 

---

Pročitajte:
Ispitivanje pod pritiskom sustava grijanja i vodoopskrbe Kako počinje sanacija zidova u privatnoj kući? Vatra, metal i meso: roštilj napravite sami Kako napraviti pravi dimnjak od opeke sa svojim vlastitim rukama: detaljni vodič Uradi sam metalni roštilj