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| 알루미늄의 탄성 계수 kg cm2. 강철을 포함한 다양한 재료의 탄성 계수 |
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엔지니어링 설계의 주요 임무는 최적의 프로파일 단면과 구성 재료를 선택하는 것입니다. 하중의 영향으로 가능한 최소 질량으로 시스템의 모양을 유지할 수 있는 크기를 정확히 찾아야 합니다. 예를 들어, 어떤 종류의 강철을 구조용 빔으로 사용해야 합니까? 재료가 비합리적으로 사용될 수 있고 설치가 더 복잡해지고 구조가 무거워지며 재정적 비용이 증가합니다. 이 질문은 강철의 탄성 계수와 같은 개념에 의해 대답될 것입니다. 그는 최대한 허용할 것이다 초기 단계이러한 문제를 피하십시오. 일반 개념
탄성 이론에서 영률은 문자 E로 표시됩니다. 이것은 Hooke의 법칙(탄성체의 변형에 관한)의 구성 요소입니다. 이 값은 샘플에서 발생하는 응력과 변형을 연결합니다.
이 지표의 결정은 과학 실험실에서 경험적으로 수행됩니다. 이 방법의 본질은 특수 장비를 사용하여 덤벨 모양의 재료 샘플을 파열시키는 것입니다. 샘플이 무너진 신장과 장력을 알고 변수 데이터를 서로 나눕니다. 결과 값은 탄성의 영률입니다. 따라서 구리, 강철 등의 탄성 재료의 영률만 결정됩니다. 부서지기 쉬운 재료는 콘크리트, 주철 등 균열이 나타날 때까지 압축됩니다.
기계적 성질인장 또는 압축 상태에서 작업할 때만 영의 탄성 계수는 특정 재료의 거동을 추측하는 데 도움이 됩니다. 그러나 굽힘, 전단, 분쇄 및 기타 하중이 발생하면 추가 매개변수를 입력해야 합니다. 
위의 모든 것 외에도 하중 방향에 따라 일부 재료의 기계적 특성이 다르다는 점을 언급할 가치가 있습니다. 이러한 재료를 이방성이라고 합니다. 이에 대한 예로는 직물, 일부 유형의 석재, 적층 플라스틱, 목재 등이 있습니다. 등방성 재료는 모든 방향에서 동일한 기계적 특성과 탄성 변형을 갖습니다. 이러한 재료에는 금속(알루미늄, 구리, 주철, 강철 등)과 고무, 콘크리트, 천연석, 비 적층 플라스틱이 포함됩니다. 이 값은 일정하지 않다는 점에 유의해야 합니다. 하나의 재료라도 힘이 가해지는 지점에 따라 의미가 다를 수 있습니다. 강철, 알루미늄, 구리와 같은 일부 플라스틱-탄성 재료는 인장 및 압축 모두에서 작업할 때 탄성 계수 값이 거의 일정합니다. 그리고 이 값이 프로파일의 모양으로 측정되는 상황이 있습니다. 일부 값(값은 수백만 kgf/cm2 단위로 표시됨):
등급에 따른 강재의 탄성 계수 지수의 차이:  이 값은 또한 임대 유형에 따라 변경됩니다.
알 수 있듯이 강철의 탄성 계수 값의 편차는 미미합니다. 이러한 이유로 대부분의 엔지니어는 계산을 수행할 때 오류를 무시하고 2.00과 같은 값을 취합니다.
메모: 1. kgf / cm 2 단위의 탄성 계수를 결정하기 위해 표 값에 10을 곱합니다(더 정확하게는 10.1937). 2. 탄성 계수 값 이자형금속, 목재, 석조물의 경우 관련 SNiP에 따라 지정해야 합니다. 철근 콘크리트 구조물 계산을 위한 규제 데이터:표 2.콘크리트의 초기 탄성 계수(SP 52-101-2003에 따름)표 2.1. SNiP 2.03.01-84 * (1996)에 따른 콘크리트의 초기 탄성 계수
메모(편집): 1. 선 위는 MPa 단위의 값이고 선 아래는 kgf / cm 2 단위의 값입니다. 2. 콘크리트 밀도의 중간 값에서 경량, 다공질 및 다공성 콘크리트의 경우 초기 탄성 계수는 선형 보간에 의해 취해집니다. 3. 비 오토클레이브 경화의 폭기 콘크리트의 경우 값 이자형NS 0.8배의 배수로 고압증기멸균된 콘크리트의 경우와 같이 취합니다. 4. 프리스트레스 콘크리트의 경우 값 이비계수 a = 0.56 + 0.006V를 곱한 무거운 콘크리트의 경우. 5. 괄호 안의 콘크리트 등급은 지정된 콘크리트 등급과 정확히 일치하지 않습니다. 표 3.콘크리트 저항의 표준 값(SP 52-101-2003에 따름)표 4.콘크리트 저항의 설계 값(SP 52-101-2003에 따름)표 4.1. SNiP 2.03.01-84 * (1996)에 따른 콘크리트 압축 강도의 설계 값
표 5.콘크리트 인장 강도의 설계 값(SP 52-101-2003에 따름)표 6.보강을 위한 표준 저항(SP 52-101-2003에 따름)
표 6.1 SNiP 2.03.01-84 * (1996)에 따른 클래스 A 피팅의 표준 저항
표 6.2. SNiP 2.03.01-84 * (1996)에 따른 클래스 B 및 K의 보강을 위한 표준 저항
표 7.보강을 위한 설계 저항(SP 52-101-2003에 따름)
표 7.1. SNiP 2.03.01-84 * (1996)에 따른 클래스 A 보강을 위한 설계 저항
표 7.2. SNiP 2.03.01-84 * (1996)에 따른 클래스 B 및 K의 보강을 위한 설계 저항
금속 구조 계산을 위한 규정 데이터:표 8.인장, 압축 및 굽힘의 표준 및 설계 저항(SNiP II-23-81(1990)에 따름)건물 및 구조물의 강철 구조물에 대한 GOST 27772-88에 따른 시트, 광대역 범용 및 구조적 모양
메모(편집): 1. 선반의 두께(최소두께는 4mm)를 구조형상의 두께로 한다. 2. 표준 저항은 GOST 27772-88에 따른 항복점 및 극한 저항의 표준 값을 사용합니다. 3. 설계 저항 값은 표준 저항을 재료의 신뢰성 계수로 나누어 5 MPa(50 kgf / cm 2)로 반올림하여 얻습니다. 표 9. GOST 27772-88에 따라 강으로 대체된 강종 (SNiP II-23-81(1990)에 따름)
메모(편집): 1. GOST 27772-88에 따른 카테고리 1, 2, 3, 4의 철강 С345 및 С375는 GOST 19281-73 * 및 GOST 19282에 따른 카테고리 6, 7 및 9, 12, 13 및 15의 철강을 각각 대체합니다. -73 *. 프로파일 시트 생산에 사용되는 강철의 설계 저항은 별도로 제공됩니다. 목록중고 문학: 1. SNiP 2.03.01-84 "콘크리트 및 철근 콘크리트 구조물" 2.SP 52-101-2003 3. SNiP II-23-81 (1990) "철골 구조물" 4. 알렉산드로프 A.V. 재료의 강도. 모스크바: 고등학교. - 2003. 5. 페식 S.P. 재료의 힘에 관한 핸드북. 키예프: 부디벨니크. - 1982년. 엔지니어링 설계의 주요 임무는 최적의 프로파일 단면과 구성 재료를 선택하는 것입니다. 하중의 영향으로 가능한 한 가장 낮은 질량에서 시스템의 모양을 유지할 수 있는 크기를 정확히 찾아야 합니다. 예를 들어, 어떤 종류의 강철을 구조용 빔으로 사용해야 합니까? 재료가 비합리적으로 사용될 수 있고 설치가 더 복잡해지고 구조가 무거워지며 재정적 비용이 증가합니다. 이 질문은 강철의 탄성 계수와 같은 개념에 의해 대답될 것입니다. 또한 매우 초기 단계에서 이러한 문제의 출현을 피할 수 있습니다. 일반 개념
탄성 이론에서 영률은 문자 E로 표시됩니다. 이것은 Hooke의 법칙(탄성체의 변형에 관한)의 구성 요소입니다. 이 값은 샘플에서 발생하는 응력과 변형을 연결합니다.
이 지표의 결정은 과학 실험실에서 경험적으로 수행됩니다. 이 방법의 본질은 특수 장비를 사용하여 덤벨 모양의 재료 샘플을 파열시키는 것입니다. 샘플이 무너진 신장과 장력을 알고 변수 데이터를 서로 나눕니다. 결과 값은 탄성의 영률입니다. 따라서 구리, 강철 등의 탄성 재료의 영률만 결정됩니다. 부서지기 쉬운 재료는 콘크리트, 주철 등 균열이 나타날 때까지 압축됩니다.
기계적 성질인장 또는 압축 상태에서 작업할 때만 영의 탄성 계수는 특정 재료의 거동을 추측하는 데 도움이 됩니다. 그러나 굽힘, 전단, 분쇄 및 기타 하중이 발생하면 추가 매개변수를 입력해야 합니다. 
위의 모든 것 외에도 하중 방향에 따라 일부 재료의 기계적 특성이 다르다는 점을 언급할 가치가 있습니다. 이러한 재료를 이방성이라고 합니다. 이에 대한 예로는 직물, 일부 유형의 석재, 적층 플라스틱, 목재 등이 있습니다. 등방성 재료는 모든 방향에서 동일한 기계적 특성과 탄성 변형을 갖습니다. 이러한 재료에는 금속(알루미늄, 구리, 주철, 강철 등)과 고무, 콘크리트, 천연석, 비 적층 플라스틱이 포함됩니다. 탄성 계수이 값은 일정하지 않다는 점에 유의해야 합니다. 하나의 재료라도 힘이 가해지는 지점에 따라 의미가 다를 수 있습니다. 강철, 알루미늄, 구리와 같은 일부 플라스틱-탄성 재료는 인장 및 압축 모두에서 작업할 때 탄성 계수 값이 거의 일정합니다. 그리고 이 값이 프로파일의 모양으로 측정되는 상황이 있습니다. 일부 값(값은 수백만 kgf/cm2 단위로 표시됨):
등급에 따른 강재의 탄성 계수 지수의 차이: 이 값은 또한 임대 유형에 따라 변경됩니다.
알 수 있듯이 강철의 탄성 계수 값의 편차는 미미합니다. 이러한 이유로 대부분의 엔지니어는 계산을 수행할 때 오류를 무시하고 2.00과 같은 값을 취합니다.
철골용 재료의 물리적 특성 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
탄성 계수(영 계수)는 인장 변형에 대한 저항을 특징으로 하는 재료의 기계적 특성을 나타내는 지표입니다. 즉, 이것은 재료의 소성 값입니다. 탄성 계수 값이 높을수록 다른 동일한 하중(단면적, 하중 크기 등)에서 로드가 덜 늘어납니다.
이 값은 MPa(메가파스칼) 단위의 표준 국제 단위 시스템에 따라 측정됩니다.... 그러나 실제로 엔지니어는 kgf / cm2 치수를 사용하는 경향이 있습니다.
탄성 계수(영 계수)는 인장 변형에 대한 저항을 특징으로 하는 재료의 기계적 특성을 나타내는 지표입니다. 즉, 이것은 재료의 소성 값입니다. 탄성 계수 값이 높을수록 다른 동일한 하중(단면적, 하중 크기 등)에서 로드가 덜 늘어납니다.
이 값은 MPa(메가파스칼) 단위의 표준 국제 단위 시스템에 따라 측정됩니다.... 그러나 실제로 엔지니어는 kgf / cm2 치수를 사용하는 경향이 있습니다.| 재료 |
탄성 계수 이, MPa |
주철 흰색, 회색 | (1.15 ... 1.60) 10 5 |
| 가단성 주철 | 1.55 10 5 |
| 탄소강 | (2.0 ... 2.1) 10 5 |
| 합금강 | (2.1 ... 2.2) 10 5 |
| 압연 구리 | 1.1 · 10 5 |
| 냉간 압연 구리 | 1.3 · 10 3 |
| 캐스트 구리 | 0.84 10 5 |
| 인 압연 청동 | 1.15 10 5 |
| 망간 압연 청동 | 1.1 · 10 5 |
| 주조 알루미늄 청동 | 1.05 10 5 |
| 냉간 압연 황동 | (0.91 ... 0.99) 10 5 |
| 선박 압연 황동 | 1.0 · 10 5 |
| 압연 알루미늄 | 0.69 10 5 |
| 그려진 알루미늄 와이어 | 0.7 · 10 5 |
| 압연 두랄루민 | 0.71 10 5 |
| 압연 아연 | 0.84 10 5 |
| 선두 | 0.17 10 5 |
| 빙 | 0.1 · 10 5 |
| 유리 | 0.56 10 5 |
| 화강암 | 0.49 10 5 |
| 라임 | 0.42 10 5 |
| 대리석 | 0.56 10 5 |
| 사암 | 0.18 10 5 |
| 화강암 벽돌 | (0.09 ... 0.1) 10 5 |
| 벽돌 조적 | (0.027 ... 0.030) 10 5 |
| 콘크리트(표 2 참조) | |
| 곡물을 따라 나무 | (0.1 ... 0.12) 10 5 |
| 나뭇결을 가로지르는 나무 | (0.005 ... 0.01) 10 5 |
| 고무 | 0.00008 10 5 |
| 텍스타일라이트 | (0.06 ... 0.1) 10 5 |
| 게티낙스 | (0.1 ... 0.17) 10 5 |
| 베이클라이트 | (2 ... 3) 10 3 |
| 셀룰로이드 | (14.3 ... 27.5) 10 2 |
철근 콘크리트 구조물 계산을 위한 규제 데이터
표 2. 콘크리트 탄성 모듈(SP 52-101-2003에 따름)
표 2.1 SNiP 2.03.01-84 * (1996)에 따른 콘크리트 탄성 모듈
노트:
1. 선 위에는 MPa 단위의 값이 있고 선 아래에는 kgf / cm 및 sup2 단위의 값이 있습니다.
2. 콘크리트 밀도의 중간 값에서 경량, 다공질 및 다공성 콘크리트의 경우 초기 탄성 계수는 선형 보간에 의해 취해집니다.
3. 고압증기멸균되지 않은 폭기 콘크리트의 경우 E b 값은 고압증기멸균된 콘크리트의 값에 0.8을 곱한 값입니다.
4. 콘크리트에 응력을 가하는 경우 E b의 값은 무거운 콘크리트에 대해 인수를 곱한 값입니다.
NS= 0.56 + 0.006V.
표 3. 콘크리트 저항의 표준 값(SP 52-101-2003에 따름)
표 4. 콘크리트 압축 강도의 설계 값(SP 52-101-2003에 따름)
표 4.1 SNiP 2.03.01-84 * (1996)에 따른 콘크리트 압축 강도의 설계 값
표 5. 콘크리트 인장 강도의 설계 값(SP 52-101-2003에 따름)
표 6. 피팅의 표준 저항(SP 52-101-2003에 따름)
표 6.1 SNiP 2.03.01-84 * (1996)에 따른 클래스 A 피팅의 표준 저항
표 6.2 SNiP 2.03.01-84 * (1996)에 따른 클래스 B 및 K의 보강을 위한 표준 저항
표 7. 보강을 위한 설계 저항(SP 52-101-2003에 따름)
표 7.1 SNiP 2.03.01-84 * (1996)에 따른 클래스 A 보강을 위한 설계 저항
표 7.2 SNiP 2.03.01-84 * (1996)에 따른 클래스 B 및 K의 보강을 위한 설계 저항
금속 구조 계산을 위한 규범 데이터
표 8. 건물 및 구조물의 강철 구조물에 대한 GOST 27772-88에 따른 시트, 광대역 범용 및 성형 제품의 인장, 압축 및 굽힘(SNiP II-23-81(1990)에 따름)의 표준 및 설계 저항
노트:
1. 선반의 두께(최소두께는 4mm)를 구조형상의 두께로 한다.
2. 표준 저항은 GOST 27772-88에 따른 항복점 및 극한 저항의 표준 값을 사용합니다.
3. 설계 저항 값은 표준 저항을 재료의 신뢰성 계수로 나누어 5 MPa(50 kgf / cm & sup2)로 반올림하여 얻습니다.
표 9. GOST 27772-88(SNiP II-23-81(1990)에 따름)에 따라 강으로 대체된 강종
노트:
1. GOST 27772-88에 따른 카테고리 1, 2, 3, 4의 철강 С345 및 С375는 GOST 19281-73 * 및 GOST 19282-에 따라 카테고리 6, 7 및 9, 12, 13 및 15의 철강을 각각 대체합니다. 73 *.
2. GOST 27772-88에 따른 철강 S345K, S390, S390K, S440, S590, S590K는 이 표에 표시된 GOST 19281-73 * 및 GOST 19282-73 *에 따라 카테고리 1-15의 해당 철강 등급을 대체합니다.
3. GOST 27772-88에 따른 강재를 다른 주 전체 연합 표준 및 사양에 따라 공급되는 강재로 교체하는 것은 제공되지 않습니다.
프로파일 시트를 생산하는 데 사용되는 강철의 설계 저항은 여기에 표시되지 않습니다.
탄성 및 전단의 영률, 푸아송의 비 값(표). 테이블 재료의 탄성 계수 테이블
강철 및 기타 재료의 탄성 계수
건설 작업에 재료를 사용하기 전에 재료의 물리적 특성을 숙지하여 재료의 취급 방법, 허용 가능한 기계적 응력 등을 알아야 합니다. 매우 자주 주의를 기울이는 중요한 특성 중 하나는 탄성 계수입니다.
아래에서 우리는 건설에서 가장 인기있는 것 중 하나와 관련하여이 가치뿐만 아니라 개념 자체를 고려할 것입니다. 수리 작업재료 - 강철. 예를 들어 다른 자료에서도 이러한 지표를 고려할 것입니다.
탄성 계수 - 무엇입니까?
재료의 탄성 계수는 힘이 가해지는 조건에서 고체가 탄성적으로 변형하는 능력을 특징으로 하는 물리량의 집합입니다. 그것은 문자 E로 표현됩니다. 따라서 기사에서 더 나아갈 모든 표에서 언급될 것입니다.
탄력성의 값을 식별하는 방법이 단 하나뿐이라고 주장하는 것은 불가능합니다. 이 값에 대한 연구에 대한 다른 접근 방식은 한 번에 여러 가지 접근 방식이 있다는 사실로 이어졌습니다. 다음은 다양한 재료에 대한 이 특성의 지표를 계산하는 세 가지 주요 방법입니다.
- 영률(E)은 탄성 변형 시 인장 또는 압축에 대한 재료의 저항을 나타냅니다. Young의 변형은 압축 변형률에 대한 응력의 비율에 의해 결정됩니다. 일반적으로 단순히 탄성 계수라고 합니다.
- 강성 계수라고도 하는 전단 계수(G). 이 방법은 재료가 모양의 변화에 저항할 수 있는 능력을 보여주지만 그 규범을 유지하는 조건 하에서입니다. 전단 계수는 전단 응력에 대한 전단 응력의 비율로 표현되며, 이는 전단 응력을 받는 사용 가능한 평면 사이의 직각 변화로 정의됩니다. 그런데 전단 계수는 점도와 같은 현상의 구성 요소 중 하나입니다.
- 벌크 모듈러스라고도 하는 벌크 모듈러스(K). 이 옵션은 모든 방향에서 동일한 만능 수직 응력이 가해지는 경우 모든 재료로 만들어진 물체가 체적을 변경할 수 있는 능력을 나타냅니다. 이 옵션은 상대 체적 압축 값에 대한 체적 응력의 비율로 표시됩니다.
- 다른 양으로 측정되고 다른 비율로 표현되는 다른 탄력성 지표도 있습니다. 탄력성 지표에 대한 다른 매우 잘 알려져 있고 인기 있는 옵션은 Lamé 매개변수 또는 Poisson의 비율입니다.
재료의 탄성 지표 표
강철의 이러한 특성으로 직접 진행하기 전에 다른 재료와 관련하여 이 값에 대한 데이터가 포함된 표를 예로 들어 추가 정보로 먼저 살펴보겠습니다. 데이터는 MPa로 측정됩니다.
다양한 재료의 탄성 계수
위의 표에서 볼 수 있듯이이 값은 재료마다 다르며이 지표를 계산하는 하나 이상의 변형을 고려하면 지표가 다릅니다. 누구나 자신에게 가장 적합한 지표를 연구하기위한 옵션을 자유롭게 선택할 수 있습니다. 아마도 영률은 이와 관련하여 특정 재료를 특성화하는 데 더 자주 사용되기 때문에 영률을 고려하는 것이 좋습니다.
다른 재료의 이러한 특성에 대한 데이터를 간략히 살펴본 후 개별 강재의 특성으로 직접 진행합니다.
우선, 건수로 전환하여 이 특성에 대한 다양한 지표를 도출해 보겠습니다. 다른 유형강철 및 강철 구조물:
- 주조용 탄성 계수(E), Art.3 및 Art. 5는 2.1 * 106kg/cm^2와 같습니다.
- 25G2S 및 30HG2S와 같은 강철의 경우 이 값은 2 * 106 kg/cm ^ 2입니다.
- 주기적 프로파일과 냉간 압연 원형 와이어가있는 와이어의 경우 1.8 * 106 kg / cm ^ 2와 같은 탄성 값이 있습니다. 냉간 강화 보강의 경우 지표가 유사합니다.
- 고강도 와이어의 가닥 및 번들의 경우 값은 2 10 6 kg / cm ^ 2입니다.
- 강철 나선형 로프 및 금속 코어가 있는 로프의 경우 값은 1.5 · 10 4 kg/cm ^ 2인 반면 유기 코어가 있는 케이블의 경우 이 값은 1.3 · 10 6 kg/cm ^ 2를 초과하지 않습니다.
- 압연 강재의 전단 계수(G)는 8.4 · 10 6 kg/cm ^ 2입니다.
- 마지막으로 강철에 대한 푸아송의 비율은 0.3입니다.
철강 및 철강 제품의 종류에 대한 일반 데이터입니다. 각 값은 모든 물리적 규칙에 따라 계산되었으며 이 특성의 값을 도출하는 데 사용되는 모든 기존 비율을 고려합니다.
강철의 이러한 특성에 대한 모든 일반 정보는 아래에 제공됩니다. 값은 일부 측정 단위(MPa)와 다른 단위(kg/cm2, 뉴턴 * m2) 모두에서 영률과 전단 탄성률로 표시됩니다.
철강 및 여러 등급
강철의 탄성 지표 값은 한 번에 여러 모듈이 있고 다른 방식으로 계산되고 계산되기 때문에 다릅니다. 원칙적으로 지표는 크게 다르지 않으며 탄력성에 대한 다양한 연구에 찬성합니다. 다양한 재료... 그러나 미래에 인도하기 위해 특정 탄력성 값을 선택하는 것으로 충분하기 때문에 모든 계산, 공식 및 값에 대해 깊이 들어가는 것은 가치가 없습니다.
그건 그렇고, 모든 값을 수치 비율로 표현하지 않고 즉시 가져 와서 완전히 계산하면 강철의이 특성은 E = 200,000 MPa 또는 E = 2,039,000 kg / cm ^와 같습니다. 2.
이 정보는 탄성 계수의 개념을 이해하는 데 도움이 될 뿐만 아니라 철강, 철강 제품 및 기타 여러 재료에 대한 이 특성의 주요 값에 익숙해지는 데 도움이 됩니다.
탄성 계수는 강철 합금과 다른 화합물을 포함하는 강철 구조에 따라 다르다는 점을 기억해야 합니다. 그러나 이러한 조건에서도 지표가 약간 다르다는 사실을 알 수 있습니다. 강철의 탄성 계수 값은 실제로 구조에 따라 다릅니다. 그리고 탄소 함량에 대해서도. 강철의 열간 또는 냉간 가공 방법도 이 지표에 큰 영향을 미치지 않습니다.
stanok.guru
| 테이블. 길이 방향 탄성 계수 E, 전단 계수 G 및 푸아송 비 μ의 값(온도 20oC에서).
|
|||
tehtab.ru
탄성 및 전단의 영률, 푸아송 비 값(표)
몸체의 탄성 특성
일반적으로 사용되는 상수의 참조 표는 다음과 같습니다. 그 중 두 가지를 알면 균질 등방성 고체의 탄성 특성을 결정하기에 충분합니다.
영률(Young's modulus) 또는 종방향 탄성률(단위: dynes/cm2).
전단 계수 또는 비틀림 계수 G(dynes/cm2).
압축 계수 또는 벌크 계수 K(다인/cm2).
압축성 부피 k = 1 / K /.
푸아송 비 μ는 종방향 상대 장력에 대한 횡방향 상대 압축의 비율과 같습니다.
균질한 등방성 고체 재료의 경우 이러한 상수 간에 다음 관계가 발생합니다.
G = E / 2 (1 + μ) - (α)
μ = (E / 2G) - 1 - (b)
K = E / 3 (1 - 2μ) - (c)
포아송의 비율은 양의 부호를 가지며 그 값은 일반적으로 0.25에서 0.5 사이의 범위에 포함되지만 경우에 따라 지정된 한계를 벗어날 수 있습니다. 관찰된 μ 값과 공식 (b)에 의해 계산된 값 사이의 일치 정도는 재료의 등방성을 나타내는 지표입니다.
탄성 계수, 전단 계수 및 포아송 비의 표
관계식 (a), (b), (c)에서 계산된 값은 기울임꼴로 표시됩니다.
| 18 ° C에서 재료 | 영률 E, 1011 dyn/cm2. | 포아송 비 μ | ||
| 알류미늄 | ||||
| 강철(1% C) 1) | ||||
| 콘스탄탄 2) | ||||
| 망가닌 | ||||
| 1) C를 약 1% 함유한 강재의 경우 열처리 과정에서 탄성 상수가 변하는 것으로 알려져 있다. 2) 60% Cu, 40% Ni. |
||||
아래의 실험 결과는 일반적인 실험실 재료, 주로 와이어에 대한 것입니다.
| 물질 | 영률 E, 1011 dyn/cm2. | 전단 계수 G, 1011 다인/cm2. | 포아송 비 μ | 벌크 모듈러스 K, 1011 다인/cm2. |
| 청동(66% Cu) | ||||
| 니켈 실버1) | ||||
| 젠 크로네 글라스 | ||||
| 젠 부싯돌 유리 | ||||
| 용접 인두 | ||||
| 인청동2) | ||||
| 백금3) | ||||
| 석영 필라멘트(float.) | ||||
| 부드러운 가황 고무 | ||||
| 1) 60% Cu, 15% Ni, 25% Zn 2) 92.5% Cu, 7% Sn, 0.5% P 3) 소량의 텅스텐이 함유된 니켈 실버. |
||||
| 물질 | 영률 E, 1011 dyn/cm2. | 물질 | 영률 E, 1011 dyn/cm2. |
| 아연(순수) | |||
| 붉은 나무 | |||
| 지르코늄 | |||
| 합금 90% Pt, 10% Ir | |||
| 듀랄루민 | |||
| 실크 실1 | 티크 | ||
| 플라스틱: | |||
| 열가소성 물질 | |||
| 열경화성 | |||
| 텅스텐 | |||
| 1) 부하가 증가함에 따라 급격히 감소 2) 현저한 탄성 피로를 보인다 |
|||
| 온도 계수(150C에서) Et = E11(1-ɑ(t-15)), Gt = G11(1-ɑ(t-15)) | 압축성 k, bar-1(7-110C에서) |
|||
| 알류미늄 | 알류미늄 | |||
| 부싯돌 유리 | ||||
| 독일 유리 | ||||
| 니켈 실버 | ||||
| 인청동 | ||||
| 석영 필라멘트 | ||||
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탄성 계수(영 계수) | 용접의 세계
탄성 계수
탄성 계수(영 계수) E - 탄성 변형 시 인장/압축에 대한 재료의 저항 또는 이 축을 따라 힘에 노출될 때 축을 따라 변형되는 물체의 특성을 나타냅니다. 신장률에 대한 응력의 비율로 정의됩니다. 영률은 종종 단순히 탄성률이라고 합니다.
1kgf/mm2 = 10-6kgf/m2 = 9.8 106N/m2 = 9.8 107dyn/cm2 = 9.81 106Pa = 9.81MPa
| 궤조 | |||
| 알류미늄 | 6300-7500 | 6180-7360 | 61800-73600 |
| 소둔 알루미늄 | 6980 | 6850 | 68500 |
| 베릴륨 | 30050 | 29500 | 295000 |
| 청동 | 10600 | 10400 | 104000 |
| 알루미늄 청동, 주조 | 10500 | 10300 | 103000 |
| 인 압연 청동 | 11520 | 11300 | 113000 |
| 바나듐 | 13500 | 13250 | 132500 |
| 소둔 바나듐 | 15080 | 14800 | 148000 |
| 창연 | 3200 | 3140 | 31400 |
| 비스무트 캐스트 | 3250 | 3190 | 31900 |
| 텅스텐 | 38100 | 37400 | 374000 |
| 소둔 텅스텐 | 38800-40800 | 34200-40000 | 342000-400000 |
| 하프늄 | 14150 | 13900 | 139000 |
| 듀랄루민 | 7000 | 6870 | 68700 |
| 압연 두랄루민 | 7140 | 7000 | 70000 |
| 단철 | 20000-22000 | 19620-21580 | 196200-215800 |
| 주철 | 10200-13250 | 10000-13000 | 100000-130000 |
| 금 | 7000-8500 | 6870-8340 | 68700-83400 |
| 단련된 금 | 8200 | 8060 | 80600 |
| 인바 | 14000 | 13730 | 137300 |
| 인듐 | 5300 | 5200 | 52000 |
| 이리듐 | 5300 | 5200 | 52000 |
| 카드뮴 | 5300 | 5200 | 52000 |
| 카드뮴 캐스트 | 5090 | 4990 | 49900 |
| 소둔 코발트 | 19980-21000 | 19600-20600 | 196000-206000 |
| 콘스탄탄 | 16600 | 16300 | 163000 |
| 놋쇠 | 8000-10000 | 7850-9810 | 78500-98100 |
| 황동 배 압연 | 10000 | 9800 | 98000 |
| 냉간 압연 황동 | 9100-9890 | 8900-9700 | 89000-97000 |
| 마그네슘 | 4360 | 4280 | 42800 |
| 망가닌 | 12600 | 12360 | 123600 |
| 구리 | 13120 | 12870 | 128700 |
| 변형된 구리 | 11420 | 11200 | 112000 |
| 캐스트 구리 | 8360 | 8200 | 82000 |
| 적층 구리 | 11000 | 10800 | 108000 |
| 냉간 압연 구리 | 12950 | 12700 | 127000 |
| 몰리브덴 | 29150 | 28600 | 286000 |
| 니켈 실버 | 11000 | 10790 | 107900 |
| 니켈 | 20000-22000 | 19620-21580 | 196200-215800 |
| 니켈 소둔 | 20600 | 20200 | 202000 |
| 니오브 | 9080 | 8910 | 89100 |
| 주석 | 4000-5400 | 3920-5300 | 39200-53000 |
| 주석 캐스트 | 4140-5980 | 4060-5860 | 40600-58600 |
| 오스뮴 | 56570 | 55500 | 555000 |
| 보장 | 10000-14000 | 9810-13730 | 98100-137300 |
| 팔라듐 주물 | 11520 | 11300 | 113000 |
| 백금 | 17230 | 16900 | 169000 |
| 소둔 백금 | 14980 | 14700 | 147000 |
| 소둔 로듐 | 28030 | 27500 | 275000 |
| 열처리된 루테늄 | 43000 | 42200 | 422000 |
| 선두 | 1600 | 1570 | 15700 |
| 주연 | 1650 | 1620 | 16200 |
| 은 | 8430 | 8270 | 82700 |
| 단련된 은 | 8200 | 8050 | 80500 |
| 공구강 | 21000-22000 | 20600-21580 | 206000-215800 |
| 합금강 | 21000 | 20600 | 206000 |
| 특수강 | 22000-24000 | 21580-23540 | 215800-235400 |
| 탄소강 | 19880-20900 | 19500-20500 | 195000-205000 |
| 강철 주물 | 17330 | 17000 | 170000 |
| 탄탈 | 19000 | 18640 | 186400 |
| 소둔 탄탈륨 | 18960 | 18600 | 186000 |
| 티탄 | 11000 | 10800 | 108000 |
| 크롬 | 25000 | 24500 | 245000 |
| 아연 | 8000-10000 | 7850-9810 | 78500-98100 |
| 압연 아연 | 8360 | 8200 | 82000 |
| 아연 캐스트 | 12950 | 12700 | 127000 |
| 지르코늄 | 8950 | 8780 | 87800 |
| 주철 | 7500-8500 | 7360-8340 | 73600-83400 |
| 주철 흰색, 회색 | 11520-11830 | 11300-11600 | 113000-116000 |
| 가단성 주철 | 15290 | 15000 | 150000 |
| 플라스틱 | |||
| 플렉시 유리 | 535 | 525 | 5250 |
| 셀룰로이드 | 173-194 | 170-190 | 1700-1900 |
| 유기 유리 | 300 | 295 | 2950 |
| 고무 | |||
| 고무 | 0,80 | 0,79 | 7,9 |
| 부드러운 가황 고무 | 0,15-0,51 | 0,15-0,50 | 1,5-5,0 |
| 목재 | |||
| 대나무 | 2000 | 1960 | 19600 |
| 자작나무 | 1500 | 1470 | 14700 |
| 너도밤나무 | 1600 | 1630 | 16300 |
| 오크 | 1600 | 1630 | 16300 |
| 가문비 | 900 | 880 | 8800 |
| 철 나무 | 2400 | 2350 | 32500 |
| 소나무 | 900 | 880 | 8800 |
| 탄산수 | |||
| 석영 | 6800 | 6670 | 66700 |
| 다양한 재료 | |||
| 콘크리트 | 1530-4100 | 1500-4000 | 15000-40000 |
| 화강암 | 3570-5100 | 3500-5000 | 35000-50000 |
| 조밀한 석회암 | 3570 | 3500 | 35000 |
| 석영 실(융합) | 7440 | 7300 | 73000 |
| 장선 | 300 | 295 | 2950 |
| 얼음 (-2 ° C에서) | 300 | 295 | 2950 |
| 대리석 | 3570-5100 | 3500-5000 | 35000-50000 |
| 유리 | 5000-7950 | 4900-7800 | 49000-78000 |
| 크라운 유리 | 7200 | 7060 | 70600 |
| 부싯돌 유리 | 5500 | 5400 | 70600 |
문학
- 짧은 물리적 및 기술적 참고서. Vol.1 / 언더 토탈. 에드. 케이피 야코블레바. 남: FIZMATGIZ. 1960 .-- 446쪽.
- 비철금속 용접 참고서 / S.M. 구레비치. 키예프 .: Naukova Dumka. 1981.680초.
- 초등 물리학 핸드북 / N.N. Koshkin, M.G. 쉬르케비치. M., 과학. 1976.256초.
- 물리량 표. 핸드북 / 에드. 아이케이 키코이나. M., Atomizdat. 1976, 1008 p.
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금속 기계적 성질 | 전 세계의 백과사전
기사의 내용금속 기계적 특성. 힘 또는 힘의 시스템이 금속 샘플에 작용하면 모양을 변경(변형)하여 이에 반응합니다. 힘의 유형과 강도에 따라 금속 샘플의 거동과 최종 상태를 결정하는 다양한 특성을 금속의 기계적 특성이라고 합니다.
시편에 작용하는 힘의 강도를 응력이라고 하며 작용하는 영역에 대한 전체 힘으로 측정됩니다. 변형은 적용된 응력으로 인한 샘플 치수의 상대적인 변화를 나타냅니다.
탄성 및 플라스틱 변형, 파괴
금속 샘플에 가해지는 응력이 너무 크지 않으면 변형이 탄성으로 판명됩니다. 응력이 제거되면 즉시 모양이 복원됩니다. 일부 금속 구조는 의도적으로 탄성적으로 변형되도록 설계되었습니다. 따라서 스프링은 일반적으로 상당히 큰 탄성 변형이 필요합니다. 다른 경우에는 탄성 변형이 최소화됩니다. 교량, 빔, 메커니즘, 장치는 가능한 한 단단하게 만들어집니다. 금속 샘플의 탄성 변형은 힘 또는 그것에 작용하는 힘의 합에 비례합니다. 이것은 응력이 탄성 계수라고 하는 일정한 비례 계수를 곱한 탄성 변형과 같은 훅의 법칙으로 표현됩니다. s = eY, 여기서 s는 응력, e는 탄성 변형, Y는 탄성 계수(영 계수 ). 여러 금속의 탄성 계수가 표에 나와 있습니다. 1.
이 표의 데이터를 사용하여 예를 들어 한 변이 길이의 0.1%인 정사각형 단면의 강철 막대를 늘리는 데 필요한 힘을 계산할 수 있습니다.
F = YґAґDL / L = 200,000 MPa ґ 1 cm2ґ0.001 = 20,000 N (= 20 kN)
탄성 한계를 초과하는 응력이 금속 시편에 가해지면 소성(돌이킬 수 없는) 변형이 발생하여 모양이 돌이킬 수 없는 변화를 초래합니다. 더 높은 응력은 재료의 파괴를 유발할 수 있습니다.
높은 탄성이 요구되는 금속 재료를 선택할 때 가장 중요한 기준은 항복 강도입니다. 최고의 스프링 강은 가장 저렴한 건설 강과 실질적으로 동일한 탄성 계수를 갖지만 스프링 강은 훨씬 더 높은 응력을 견딜 수 있으며, 따라서 더 높은 항복 응력을 갖기 때문에 소성 변형 없이 훨씬 더 큰 탄성 변형을 견딜 수 있습니다.
탄성과 반대되는 금속 재료의 소성 특성은 용융 및 열처리에 의해 변경될 수 있습니다. 따라서 철의 항복점은 유사한 방법으로 50배 증가할 수 있습니다. 순수한 철은 40 MPa 정도의 응력에서 이미 유동성 상태로 전환되는 반면, 0.5% 탄소와 몇 %의 크롬 및 니켈을 포함하는 강의 항복점은 950°C로 가열하고 담금질한 후 2000MPa에 도달할 수 있습니다. .
언제 금속 재료항복점을 초과하여 하중을 받으면 소성 변형을 계속하지만 변형 과정에서 더 단단 해 지므로 변형이 더 증가하려면 점점 더 응력을 증가시켜야합니다. 이 현상을 변형 또는 기계적 경화(가공 경화)라고 합니다. 금속 와이어를 비틀거나 반복적으로 구부림으로써 시연할 수 있습니다. 가공 경화 금속 제품종종 공장에서 수행됩니다. 황동 시트, 구리 와이어, 알루미늄 막대는 최종 제품에 필요한 경도로 냉간 압연 또는 냉간 압연될 수 있습니다.
스트레칭.
재료에 대한 응력과 변형률 사이의 관계는 종종 인장 시험에 의해 조사되므로 인장 다이어그램이 얻어집니다. 즉, 변형이 축적되는 가로축을 따라, 세로축을 따라 응력이 그래프로 표시됩니다(그림 1). 시편의 단면적이 늘어나면(길이가 증가하면) 감소하지만 응력은 일반적으로 실제 응력을 제공하는 감소된 단면적이 아니라 원래 단면적을 참조하여 힘을 계산합니다. 작은 변형에서는 실제로 중요하지 않지만 큰 변형에서는 눈에 띄는 차이가 발생할 수 있습니다. 그림에서. 1은 가소성이 다른 두 재료에 대한 변형률-응력 곡선을 보여줍니다. (가소성은 재료가 부서지지 않고 늘어나지만 하중을 제거한 후에도 원래 모양으로 돌아가지 않는 능력입니다.) 두 곡선의 초기 선형 세그먼트는 소성 흐름이 시작되는 항복점 지점에서 끝납니다. 덜 연성이 있는 재료의 경우 다이어그램에서 가장 높은 지점인 인장 강도가 파단에 해당합니다. 더 연성이 있는 재료의 경우 변형 중 단면의 감소 속도가 변형 경화 속도보다 클 때 인장 강도에 도달합니다. 테스트 중 이 단계에서 네킹(단면의 국소 가속 감소)이 시작됩니다. 시편의 하중 지지력은 감소하지만 목 부분의 재료는 계속해서 경화됩니다. 시험은 목의 파열로 끝납니다.
여러 금속 및 합금의 인장 강도를 특징으로 하는 값의 일반적인 값이 표에 나와 있습니다. 2. 동일한 재료에 대한 이러한 값이 가공에 따라 크게 다를 수 있음을 쉽게 알 수 있습니다.
| 표 2 | ||||
| 금속 및 합금 | 상태 | 항복 강도, MPa | 인장 강도, MPa | 연장,% |
| 연강(0.2%C) | 열간압연 | 300 | 450 | 35 |
| 중탄소강(0.4% C, 0.5% Mn) | 경화 및 템퍼링 | 450 | 700 | 21 |
| 고장력강(0.4% C, 1.0% Mn, 1.5% Si, 2.0% Cr, 0.5% Mo) | 경화 및 템퍼링 | 1750 | 2300 | 11 |
| 회주철 | 캐스팅 후 | – | 175–300 | 0,4 |
| 알루미늄은 기술적으로 순수합니다. | 단련 | 35 | 90 | 45 |
| 알루미늄은 기술적으로 순수합니다. | 작업 강화 | 150 | 170 | 15 |
| 알루미늄 합금(4.5% Cu, 1.5% Mg, 0.6% Mn) | 노화 경화 | 360 | 500 | 13 |
| 완전히 어닐링 | 80 | 300 | 66 | |
| 시트 황동(70% Cu, 30% Zn) | 변형 경화 | 500 | 530 | 8 |
| 텅스텐, 와이어 | 직경 0.63 mm로 인발 | 2200 | 2300 | 2,5 |
| 선두 | 캐스팅 후 | 0,006 | 12 | 30 |
압축.
압축 상태에서 탄성 및 소성 특성은 일반적으로 인장 상태에서 관찰되는 특성과 매우 유사합니다(그림 2). 기존 응력과 압축 시 기존 변형률 사이의 관계 곡선은 인장에 대한 해당 곡선보다 위에 있습니다. 왜냐하면 압축하는 동안 샘플의 단면이 감소하지 않고 증가하기 때문입니다. 실제 응력과 실제 변형이 그래프의 축을 따라 표시되면 스트레칭 중에 균열이 더 일찍 발생하지만 곡선이 실제로 일치합니다.
경도.
재료의 경도는 소성 변형에 저항하는 능력입니다. 인장 시험은 비용이 많이 들고 시간이 많이 걸리기 때문에 더 간단한 경도 시험이 자주 사용됩니다. Brinell 및 Rockwell 방법에 따라 테스트할 때 "인덴터"(공이나 피라미드 모양의 팁)는 주어진 하중 및 하중 속도로 금속 표면에 눌러집니다. 그런 다음 인쇄물의 크기가 측정되고(종종 자동으로 수행됨) 경도 지수(숫자)가 결정됩니다. 인쇄물이 작을수록 경도가 높아집니다. 경도와 항복 응력은 다소 유사한 특성입니다. 일반적으로 둘 중 하나가 증가하면 다른 하나도 함께 증가합니다.
금속 재료에서는 최대 항복 강도와 경도가 항상 바람직한 것처럼 보일 수 있습니다. 사실 이것은 경제적인 이유뿐만 아니라(경화 공정에는 추가 비용이 필요함) 사실이 아닙니다.
첫째, 재료를 다양한 제품으로 성형해야 하며 이는 일반적으로 소성변형이 중요한 공정(롤링, 스탬핑, 프레싱)을 사용하여 이루어집니다. 금속 절단기에서 가공할 때에도 소성 변형은 매우 중요합니다. 재료의 경도가 너무 높으면 모양을 만드는 데 너무 많은 힘이 필요하므로 절삭 공구가 빨리 마모됩니다. 이러한 종류의 어려움은 금속이 부드러워지면 고온에서 처리하여 완화할 수 있습니다. 열간 가공이 불가능한 경우 금속 어닐링이 사용됩니다(느린 가열 및 냉각).
둘째, 금속 재료가 단단해짐에 따라 일반적으로 연성을 잃습니다. 즉, 재료의 항복응력이 너무 커서 즉시 파괴를 일으키는 응력까지 소성변형이 일어나지 않으면 재료가 취성(brittle)이 된다. 설계자는 일반적으로 경도와 연성의 중간 수준을 선택해야 합니다.
충격 강도 및 취성.
점도는 취성의 반대입니다. 이것은 충격 에너지를 흡수하여 파괴에 저항하는 재료의 능력입니다. 예를 들어, 유리는 소성 변형을 통해 에너지를 흡수할 수 없기 때문에 깨지기 쉽습니다. 부드러운 알루미늄 시트에 똑같이 날카로운 충격을 가하면 알루미늄은 소성 변형이 가능하여 충격 에너지를 흡수하기 때문에 큰 응력이 발생하지 않습니다.
충격 강도에 대해 금속을 테스트하는 다양한 방법이 있습니다. 샤르피 방법을 사용할 때 프리즘 노치 금속 샘플은 수축된 진자의 충격에 노출됩니다. 시편을 부수기 위해 소요된 일은 충격 후 진자가 휘는 거리에 의해 결정됩니다. 이러한 시험은 강철과 많은 금속이 저온에서는 취성으로 거동하지만 고온에서는 연성으로 거동한다는 것을 보여줍니다. 취성에서 연성 거동으로의 전이는 종종 다소 좁은 온도 범위에서 발생하며, 그 중간점을 취성-연성 전이 온도라고 합니다. 다른 충격 시험에서도 이러한 전이를 나타내지만 측정된 전이 온도는 노치 깊이, 시편 크기 및 모양, 충격 하중 방법 및 속도에 따라 테스트마다 다릅니다. 모든 테스트 유형이 작동 조건의 전체 범위를 재현하지 않기 때문에 충격 테스트는 서로 다른 재료를 비교할 수 있기 때문에 가치가 있습니다. 그럼에도 불구하고 그들은 융합, 제조 기술 및 열처리가 취성 파괴 경향에 미치는 영향에 대한 중요한 정보를 많이 제공했습니다. 샤르피 V-노치법으로 측정한 강의 전이 온도는 +90°C에 도달할 수 있지만 적절한 합금 첨가제와 열처리를 통해 -130°C까지 낮출 수 있습니다.
취성파괴는 예상치 못한 파이프라인 파열, 압력용기 및 저장탱크 폭발, 교량 붕괴 등 수많은 사고의 원인이 되어 왔다. 가장 유명한 예로는 많은 수의 Liberty 급 항해 선박이 있으며, 항해 중에 선체가 예기치 않게 분기되었습니다. 조사 결과 Liberty 함선의 고장은 특히 내부 응력을 남기는 부적절한 용접 기술, 용접 구성에 대한 잘못된 제어 및 구조적 결함으로 인해 발생한 것으로 나타났습니다. 실험실 테스트의 결과로 얻은 정보를 통해 그러한 사고의 가능성을 크게 줄일 수 있었습니다. 텅스텐, 실리콘 및 크롬과 같은 일부 재료의 취성-연성 전이 온도 정상 조건실온보다 훨씬 높습니다. 이러한 재료는 일반적으로 부서지기 쉬운 것으로 간주되며 가열될 때 소성 변형에 의해서만 성형될 수 있습니다. 동시에, 구리, 알루미늄, 납, 니켈, 일부 브랜드 스테인리스강다른 금속과 합금은 온도가 낮아도 전혀 부서지지 않습니다. 취성파괴에 대해서는 이미 많이 알려져 있지만 이 현상은 아직 완전히 이해된 것으로 간주할 수 없습니다.
피로.
피로는 주기적 하중 하에서 구조물의 파손입니다. 부품이 한 방향 또는 다른 방향으로 구부러지면 표면에 교대로 압축과 인장이 가해집니다. 하중 주기가 충분히 많으면 단일 하중의 경우 파손이 발생하는 응력보다 훨씬 낮은 응력이 파손될 수 있습니다. 교번하는 응력은 국부적인 소성 변형과 재료의 변형 경화를 일으켜 시간이 지남에 따라 작은 균열을 일으킵니다. 이러한 균열의 끝 부분 근처에 응력이 집중되어 균열이 커집니다. 균열은 처음에는 천천히 성장하지만 하중 단면적이 감소함에 따라 균열 끝에서 응력이 증가합니다. 이 경우 균열이 점점 더 빠르게 성장하여 마침내 부품의 전체 섹션에 즉시 퍼집니다. 파괴 메커니즘도 참조하십시오.
피로는 작동 조건에서 구조적 고장의 가장 흔한 원인입니다. 특히 주기적인 하중 하에서 작동하는 기계 부품이 이에 취약합니다. 항공기 산업에서 피로는 진동으로 인한 매우 중요한 문제로 입증되고 있습니다. 피로파괴를 피하기 위해서는 항공기 및 헬리콥터의 부품을 자주 점검하고 교체하는 것이 필요하다.
살금 살금 기다.
크리프(또는 크리프)는 일정한 하중 하에서 금속의 소성 변형이 천천히 축적되는 현상입니다. 제트 엔진, 가스터빈 및 로켓의 출현으로 고온에서 재료의 특성이 점점 더 중요해지고 있습니다. 많은 기술 분야에서 재료의 고온 기계적 특성과 관련된 제한으로 인해 추가 개발이 제한됩니다.
상온에서 소성변형은 해당 응력이 가해지는 즉시 거의 즉시 설정되고 그 이후에는 거의 증가하지 않습니다. 고온에서 금속은 더 부드러워질 뿐만 아니라 시간이 지남에 따라 변형이 계속 증가하는 방식으로 변형됩니다. 이러한 시간 종속적 변형 또는 크리프는 고온에서 장기간 작동해야 하는 구조물의 수명을 제한할 수 있습니다.
응력과 온도가 높을수록 크리프 속도가 높아집니다. 일반적인 크리프 곡선은 그림 1에 나와 있습니다. 3. 빠른(비정상) 크리프의 초기 단계 후에 이 속도는 감소하고 거의 일정해집니다. 파괴되기 전에 크립 속도가 다시 증가합니다. 크리프가 임계값이 되는 온도는 다른 금속에 대해 동일하지 않습니다. 전화 회사는 크리프에 대해 걱정합니다. 오버 헤드 케이블정상 주변 온도에서 작동하는 리드 시스에서; 그러나 일부 특수 합금은 과도한 크리프를 나타내지 않고 800°C에서 작동할 수 있습니다.
크리프 조건에서 부품의 수명은 최대 허용 변형 또는 파괴에 의해 결정될 수 있으며 설계자는 항상 이 두 가지 옵션을 염두에 두어야 합니다. 터빈 블레이드와 같이 고온에서 장기간 작동하도록 설계된 제품 제조용 재료의 적합성은 사전에 평가하기 어렵습니다. 예상 서비스 수명과 동일한 시간 동안의 테스트는 종종 사실상 불가능하며, 단기(가속) 테스트의 결과는 파괴의 특성이 변할 수 있기 때문에 더 긴 기간으로 추정하기가 쉽지 않습니다. 내열 합금의 기계적 특성은 지속적으로 개선되고 있지만 금속 물리학자와 재료 과학자는 더 높은 온도를 견딜 수 있는 재료를 만드는 문제에 항상 직면해 있습니다. 물리적 금속도 참조하십시오.
결정 구조
위에서 우리는 기계적 부하의 영향을 받는 금속의 거동을 관장하는 일반 법칙에 대해 논의했습니다. 관련 현상을 더 잘 이해하려면 금속의 원자 구조를 고려할 필요가 있습니다. 모든 고체 금속은 결정질 물질입니다. 그것들은 정확한 3차원 격자에 해당하는 원자 배열인 결정 또는 입자로 구성됩니다. 금속의 결정 구조는 원자 평면 또는 층으로 구성된 것으로 생각할 수 있습니다. 전단 응력이 가해지면(금속 샘플의 인접한 두 평면이 서로 반대 방향으로 미끄러지게 하는 힘), 한 층의 원자가 원자 간 거리를 이동할 수 있습니다. 이 이동은 표면의 모양에 영향을 주지만 결정 구조에는 영향을 미치지 않습니다. 한 층이 많은 원자 간 거리만큼 변위되면 표면에 "계단"이 형성됩니다. 개별 원자는 너무 작아서 현미경으로 볼 수 없지만 미끄러짐에 의해 형성된 단계는 현미경으로 명확하게 볼 수 있으며 슬립 라인이라고 합니다.
우리가 매일 만나는 일반적인 금속 물체는 다결정질입니다. 많은 수의 결정으로 구성되며 각각은 원자 평면의 고유한 방향을 가지고 있습니다. 일반 다결정 금속의 변형은 각 결정의 원자면을 따라 미끄러지면서 발생하는 단결정의 변형과 공통점이 있습니다. 경계를 따라 온전한 결정이 눈에 띄게 미끄러지는 것은 고온의 크리프 조건에서만 관찰됩니다. 하나의 결정 또는 입자의 평균 크기는 수천 분의 1에서 수십 센티미터까지 다양합니다. 미세한 입자의 기계적 특성이 거친 입자의 기계적 특성보다 우수하기 때문에 미세한 입자가 바람직하다. 또한, 세립 금속은 덜 취성입니다.
활주 및 탈구.
슬립 과정은 실험실에서 성장한 금속의 단결정에 대해 더 자세히 연구되었습니다. 동시에 슬라이딩이 특정 방향으로 그리고 일반적으로 매우 명확한 평면을 따라 발생할 뿐만 아니라 매우 낮은 응력에서 단결정이 변형된다는 것이 분명해졌습니다. 단결정의 항복 상태로의 전환은 알루미늄의 경우 1, 철의 경우 15–25 MPa에서 시작됩니다. 이론적으로 두 경우 모두에서 이러한 전환은 약 10,000MPa 실험 데이터와 이론적 계산 사이의 이러한 불일치는 수년 동안 중요한 문제로 남아 있습니다. 1934년 Taylor, Polanyi 및 Orowan은 결정 결함의 개념에 기반한 설명을 제안했습니다. 그들은 미끄러질 때 먼저 원자 평면의 어떤 지점에서 변위가 있고 그 다음 결정을 통해 전파된다고 제안했습니다. 변위된 영역과 변위되지 않은 영역 사이의 경계(그림 4)는 전위라고 하는 결정 구조의 선형 결함입니다(그림에서 이 선은 그림의 평면에 수직인 결정으로 들어갑니다). 결정에 전단 응력이 가해지면 전위가 이동하여 결정이 위치한 평면을 따라 미끄러집니다. 전위가 형성된 후에는 결정 위로 매우 쉽게 이동하므로 단결정의 "부드러움"이 설명됩니다.
금속 결정에는 일반적으로 많은 전위가 있습니다(1 입방 센티미터의 열처리된 금속 결정에서 전위의 총 길이는 10km 이상일 수 있음). 그러나 1952년 Bell Telephone Corporation 연구소의 과학자들은 매우 얇은 주석 휘스커를 굽힘에 대해 테스트하면서 놀랍게도 그러한 결정의 굽힘 강도가 완벽한 결정의 이론적인 값에 가깝다는 것을 발견했습니다. 나중에 매우 강한 수염과 많은 다른 금속이 발견되었습니다. 이러한 높은 강도는 그러한 결정에 전위가 전혀 없거나 결정의 전체 길이를 따라 하나의 전위가 있다는 사실에 기인한다고 가정합니다.
온도 효과.
상승된 온도의 영향은 전위 및 결정립 구조의 개념을 기반으로 설명할 수 있습니다. 변형 경화 금속 결정의 수많은 전위는 결정 격자를 왜곡하고 결정 에너지를 증가시킵니다. 금속이 가열되면 원자가 이동하여 전위가 더 적은 새롭고 더 완벽한 결정으로 재배열됩니다. 이 재결정화는 금속의 어닐링 중에 관찰되는 연화와 관련이 있습니다.
www.krugosvet.ru
| 문제만 @ YN 라이브러리 1 라이브러리 2 메모. 탄성 계수의 값은 구조에 따라 다르며, 화학적 구성 요소재료 처리 방법. 따라서 E 값은 표에 표시된 평균 값과 다를 수 있습니다. | 영률표. 탄성 계수. 영률의 결정. 안전 요인.영률표
재료 인장 강도일부 재료의 허용 기계적 응력(인장)안전 요인계속하려면... |
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www.kilomol.ru
| 재료 | 탄성 계수, MPa | 포아송의 비율 | |
| 영률 E | 전단 계수 G | ||
| 백색, 회주철 가단성 주철 | (1.15 ... 1.60) 105 1.55 105 | 4.5 · 104 - | 0,23...0,27 - |
| 탄소강 합금강 | (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 |
| 압연동 냉간 인발동 주조동 | 1.1 105 1.3 105 0.84 105 | 4.0 104 4.9 104 - | 0,31...0,34 - - |
| 인 압연 청동 망간 압연 청동 주조 알루미늄 청동 | 1.15 105 1.1 105 1.05 105 | 4.2104 4.0104 4.2104 | 0,32...0,35 0,35 - |
| 냉간 인발 황동 선박 압연 황동 | (0.91 ... 0.99) 105 1.0 105 | (3.5 ... 3.7) 104 - | 0,32...0,42 0,36 |
| 압연 알루미늄 와이어 인발 알루미늄 두랄루민 압연 | 0.69 105 0.7 105 0.71 105 | (2.6 ... 2.7) 104 - 2.7 104 | 0,32...0,36 - - |
| 압연 아연 | 0.84 105 | 3.2104 | 0,27 |
| 선두 | 0.17 105 | 0.7104 | 0,42 |
| 빙 | 0.1 105 | (0.28 ... 0.3) 104 | - |
| 유리 | 0.56 105 | 0.22104 | 0,25 |
| 화강암 | 0.49 105 | - | - |
| 석회암 | 0.42 105 | - | - |
| 대리석 | 0.56 105 | - | - |
| 사암 | 0.18 105 | - | - |
| 화강암 조적 석회암 조적 벽돌 조적 | (0.09 ... 0.1) 105 0.06 105 (0.027 ... 0.030) 105 | - - - | - - - |
| 콘크리트 극한강도, 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 |
| 나뭇결을 따라 나무 나뭇결을 가로질러 나무 | 섀시의 모바일 콘크리트 배치 플랜트|||
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