Modul de elasticitate al aluminiului kg cm2. Modul elastic de diverse materiale, inclusiv oțel

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)

Notă. Valorile modulului de elasticitate sunt date pentru frânghii pre-întinse cu o forță de cel puțin 60% din forța de rupere pentru frânghie în ansamblu.

Caracteristicile fizice ale firelor și firelor

Modul elastic- denumirea generală a mai multor mărimi fizice care caracterizează capacitatea unui solid (material, substanță) de a se deforma elastic (adică nu permanent) atunci când i se aplică o forță. În zona de deformare elastică, modulul de elasticitate al unui corp în cazul general depinde de solicitare și este determinat de derivata (gradientul) dependenței solicitării de deformare, adică de tangenta pantei a secțiunii liniare inițiale a diagramei tensiune-deformare:

E = def d σ d ε <=>> >

În cel mai frecvent caz, relația dintre stres și tensiune este liniară (legea lui Hooke):

E = σ ε >> .

Dacă tensiunea este măsurată în pascale, atunci deoarece deformarea este o mărime adimensională, unitatea de măsură pentru E va fi și pascală. O definiție alternativă este definiția că modulul de elasticitate este solicitarea suficientă pentru a determina dublarea lungimii specimenului. Această definiție nu este exactă pentru majoritatea materialelor, deoarece această valoare este mult mai mare decât punctul de randament al materialului sau valoarea la care alungirea devine neliniară, dar poate fi mai intuitivă.

Varietatea modurilor în care tensiunile și tensiunile pot fi modificate, inclusiv diferite direcții de acțiune a forței, fac posibilă definirea multor tipuri de moduli elastici. Aici sunt prezentate trei module principale:

Materialele omogene și izotrope (solide) cu proprietăți elastice liniare sunt descrise pe deplin prin două module elastice, care sunt o pereche de module. Dacă se dă o pereche de module elastice, toate celelalte module pot fi obținute folosind formulele prezentate în tabelul de mai jos.

În fluxurile inviscide, nu există tensiune de forfecare; prin urmare, modulul de forfecare este întotdeauna zero. Aceasta implică, de asemenea, egalitatea modulului lui Young la zero.

sau al doilea parametru Lamé

Module elastice(E) pentru unele substanțe.

La calcul structuri de construcție trebuie să cunoașteți rezistența de proiectare și modulul de elasticitate pentru un anumit material. Iată datele despre principalele materiale de construcție.

Tabelul 1. Moduli elastici pentru materiale de construcții de bază

Principala sarcină principală a proiectării inginerești este selectarea secțiunii de profil optim și a materialului de construcție. Este necesar să se găsească exact dimensiunea care va asigura păstrarea formei sistemului cu masa minimă posibilă sub influența sarcinii. De exemplu, ce tip de oțel ar trebui folosit ca grindă structurală? Materialul poate fi folosit irațional, instalarea va deveni mai complicată și structura va deveni mai grea, iar costurile financiare vor crește. La această întrebare va primi răspuns un astfel de concept ca modulul de elasticitate al oțelului. El va permite cel mai mult stadiu timpuriu evita aceste probleme. Concepte generale Modulul de elasticitate (modulul lui Young) este un indicator al proprietății mecanice a unui material care caracterizează rezistența sa la deformarea la tracțiune. Cu alte cuvinte, aceasta este valoarea plasticității materialului. Cu cât valorile modulului de elasticitate sunt mai mari, cu atât orice tijă va fi întinsă sub alte sarcini egale (secțiunea transversală, valoarea sarcinii etc.). Modulul lui Young în teoria elasticității este notat cu litera E. Este o componentă a legii lui Hooke (privind deformarea corpurilor elastice). Această valoare conectează stresul care apare în eșantion și deformarea acestuia. Această valoare este măsurată în conformitate cu sistemul internațional standard de unități în MPa (megapascali)... Dar, în practică, inginerii sunt mai înclinați să utilizeze dimensiunea kgf / cm2. Determinarea acestui indicator se efectuează empiric în laboratoarele științifice. Esența acestei metode este ruperea eșantioanelor de material în formă de halteră folosind echipamente speciale. Cunoscând alungirea și tensiunea la care sa prăbușit proba, împărțiți datele variabile între ele. Valoarea rezultată este modulul de elasticitate al lui Young. Astfel, se determină doar modulul Young al materialelor elastice: cupru, oțel etc. Și materialele fragile sunt comprimate până când apar fisuri: beton, fontă și altele asemenea. Proprietăți mecanice Numai când lucrează în tensiune sau compresie, modulul de elasticitate al lui Young ajută la ghicirea comportamentului unui anumit material. Dar la îndoire, forfecare, zdrobire și alte sarcini, va trebui să introduceți parametri suplimentari: În plus față de toate cele de mai sus, merită menționat faptul că unele materiale, în funcție de direcția sarcinii, au proprietăți mecanice diferite. Astfel de materiale se numesc anizotrope. Exemple de acest lucru sunt țesăturile, unele tipuri de piatră, materialele plastice laminate, lemnul și multe altele. Materialele izotrope au aceleași proprietăți mecanice și deformare elastică în orice direcție. Astfel de materiale includ metale: aluminiu, cupru, fontă, oțel etc., precum și cauciuc, beton, pietre naturale, materiale plastice nelaminate. Trebuie remarcat faptul că această valoare nu este constantă. Chiar și pentru un material, poate avea o semnificație diferită în funcție de punctele în care a fost aplicată forța. Unele materiale plastic-elastice au o valoare aproape constantă a modulului de elasticitate atunci când lucrează atât în ​​tensiune, cât și în compresie: oțel, aluminiu, cupru. Și există situații în care această valoare este măsurată de forma profilului. Unele valori (valoarea este prezentată în milioane de kgf / cm2): Aluminiu - 0,7. Lemn peste bob - 0,005. Lemn de-a lungul bobului - 0,1. Beton - 0,02. Zidărie de granit de piatră - 0,09. Piatră zidărie - 0,03. Bronz - 1,00. Alamă - 1.01. Fontă gri - 1,16. Fontă albă - 1,15. Diferența dintre indicii modulelor elastice pentru oțel în funcție de calitățile acestora: Această valoare se modifică și în funcție de tipul de închiriere: Un cablu cu miez metalic - 1,95. Coarda împletită - 1.9. Sârmă de înaltă rezistență - 2.1. După cum se poate observa, abaterile în valorile modulelor elastice ale oțelului sunt nesemnificative. Din acest motiv, majoritatea inginerilor, atunci când își efectuează calculele, neglijează erorile și iau o valoare egală cu 2,00. Material Modul elastic E, MPa Fontă albă, gri (1,15...1,60) . 10 5 "Maleabil 1,55 . 10 5 Otel carbon (2,0...2,1) . 10 5 »Aliat (2,1...2,2) . 10 5 Cupru laminat 1,1 . 10 5 "Tras la rece 1,3 . 10 3 »Distribuție 0,84 . 10 5 Bronz laminat cu fosfor 1,15 . 10 5 Bronz laminat cu mangan 1,1 . 10 5 Bronz turnat din aluminiu 1,05 . 10 5 Alamă trasă la rece (0,91...0,99) . 10 5 Nava laminată din alamă 1,0 . 10 5 Aluminiu laminat 0,69 . 10 5 Sârmă de aluminiu trasă 0,7 . 10 5 Duraluminiu laminat 0,71 . 10 5 Zinc laminat 0,84 . 10 5 Conduce 0,17 . 10 5 Gheaţă 0,1 . 10 5 Sticlă 0,56 . 10 5 Granit 0,49 . 10 5 Lămâie verde 0,42 . 10 5 Marmură 0,56 . 10 5 Gresie 0,18 . 10 5 Zidărie de granit (0,09...0,1) . 10 5 "Cărămidă (0,027...0,030) . 10 5 Beton (vezi tabelul 2) Lemn de-a lungul bobului (0,1...0,12) . 10 5 »Peste fibre (0,005...0,01) . 10 5 Cauciuc 0,00008 . 10 5 Textolit (0,06...0,1) . 10 5 Getinax (0,1...0,17) . 10 5 Bachelită (2...3) . 10 3 Celuloid (14,3...27,5) . 10 2 Notă: 1. Pentru a determina modulul de elasticitate în kgf / cm 2, valoarea tabelară este înmulțită cu 10 (mai precis cu 10.1937) 2. Valorile modulelor elastice E pentru metale, lemn, zidărie trebuie specificate în conformitate cu SNiP-urile relevante. Date de reglementare pentru calculele structurilor din beton armat: Masa 2. Modulele inițiale de elasticitate a betonului (conform SP 52-101-2003) Tabelul 2.1. Modulele inițiale de elasticitate a betonului conform SNiP 2.03.01-84 * (1996) Note (editați): 1. Deasupra liniei sunt valorile în MPa, sub linie - în kgf / cm 2. 2. Pentru betonul ușor, celular și poros la valori intermediare ale densității betonului, modulele inițiale de elasticitate sunt luate prin interpolare liniară. 3. Pentru betonul celular cu întărire non-autoclavă, valorile Eb luată ca pentru betonul autoclavizat cu multiplicare cu un factor de 0,8. 4. Pentru pretensionarea betonului, valorile E b luat ca pentru betonul greu cu multiplicare prin coeficientul a = 0,56 + 0,006V. 5. Gradele de beton date între paranteze nu corespund exact claselor de beton specificate. Tabelul 3. Valori standard ale rezistenței betonului (conform SP 52-101-2003) Tabelul 4. Valori estimate ale rezistenței betonului (conform SP 52-101-2003) Tabelul 4.1. Valori de proiectare a rezistenței la compresiune a betonului conform SNiP 2.03.01-84 * (1996) Tabelul 5. Valori de proiectare ale rezistenței la întindere a betonului (conform SP 52-101-2003) Tabelul 6. Rezistențe standard pentru armare (conform SP 52-101-2003) Tabel 6.1 Rezistențe standard pentru fitinguri de clasă A conform SNiP 2.03.01-84 * (1996) Tabelul 6.2. Rezistențe standard pentru armarea claselor B și K conform SNiP 2.03.01-84 * (1996) Tabelul 7. Rezistențe de proiectare pentru armare (conform SP 52-101-2003) Tabelul 7.1. Rezistențe de proiectare pentru armarea clasei A conform SNiP 2.03.01-84 * (1996) Tabelul 7.2. Rezistențe de proiectare pentru armarea claselor B și K conform SNiP 2.03.01-84 * (1996) Date de reglementare pentru calcularea structurilor metalice: Tabelul 8. Rezistențe standard și de proiectare în tensiune, compresie și îndoire (conform SNiP II-23-81 (1990)) tablă, bandă largă universal și forme structurale în conformitate cu GOST 27772-88 pentru structuri din oțel ale clădirilor și structurilor Note (editați): 1. Grosimea raftului (grosimea sa minimă este de 4 mm) ar trebui luată ca grosime a formelor structurale. 2. Pentru rezistența standard se iau valorile standard ale punctului de randament și ale rezistenței finale în conformitate cu GOST 27772-88. 3. Valorile rezistențelor de proiectare se obțin prin împărțirea rezistențelor standard la factorii de fiabilitate pentru material, rotunjiți până la 5 MPa (50 kgf / cm 2). Tabelul 9. Gradele de oțel înlocuite de oțeluri în conformitate cu GOST 27772-88 (conform SNiP II-23-81 (1990)) Note (editați): 1. Oțelurile С345 și С375 din categoriile 1, 2, 3, 4 conform GOST 27772-88 înlocuiesc oțelurile din categoriile 6, 7 și respectiv 9, 12, 13 și 15, conform GOST 19281-73 * și GOST 19282 -73 *. 2. Oțelurile S345K, S390, S390K, S440, S590, S590K în conformitate cu GOST 27772-88 înlocuiesc clasele corespunzătoare de oțel din categoriile 1-15 în conformitate cu GOST 19281-73 * și GOST 19282-73 * indicate în acest tabel. 3. Înlocuirea oțelurilor în conformitate cu GOST 27772-88 cu oțelurile furnizate în conformitate cu alte standarde și specificații de stat ale Uniunii nu este prevăzută. Rezistențele de proiectare pentru oțel utilizate pentru producerea de foi profilate sunt date separat. Listă literatură folosită: 1. SNiP 2.03.01-84 "Structuri din beton și beton armat" 2.SP 52-101-2003 3. SNiP II-23-81 (1990) „Structuri din oțel” 4. Alexandrov A.V. Rezistența materialelor. Moscova: Școala superioară. - 2003. 5. Fesik S.P. Manual privind rezistența materialelor. Kiev: Budivelnik. - 1982. Principala sarcină principală a proiectării inginerești este selectarea secțiunii de profil optim și a materialului de construcție. Este necesar să se găsească exact dimensiunea care va asigura păstrarea formei sistemului cu masa minimă posibilă sub influența sarcinii. De exemplu, ce tip de oțel ar trebui folosit ca grindă structurală? Materialul poate fi folosit irațional, instalarea va deveni mai complicată și structura va deveni mai grea, iar costurile financiare vor crește. La această întrebare va primi răspuns un astfel de concept ca modulul de elasticitate al oțelului. De asemenea, vă va permite să evitați apariția acestor probleme în stadiul incipient. Concepte generale Modulul de elasticitate (modulul lui Young) este un indicator al proprietății mecanice a unui material care caracterizează rezistența sa la deformarea la tracțiune. Cu alte cuvinte, aceasta este valoarea plasticității materialului. Cu cât valorile modulului de elasticitate sunt mai mari, cu atât orice tijă va fi întinsă sub alte sarcini egale (secțiunea transversală, valoarea sarcinii etc.). Modulul lui Young în teoria elasticității este notat cu litera E. Este o componentă a legii lui Hooke (privind deformarea corpurilor elastice). Această valoare conectează stresul care apare în eșantion și deformarea acestuia. Această valoare este măsurată în conformitate cu sistemul internațional standard de unități în MPa (megapascali)... Dar, în practică, inginerii sunt mai înclinați să utilizeze dimensiunea kgf / cm2. Determinarea acestui indicator se efectuează empiric în laboratoarele științifice. Esența acestei metode este ruperea eșantioanelor de material în formă de halteră folosind echipamente speciale. Cunoscând alungirea și tensiunea la care sa prăbușit proba, împărțiți datele variabile între ele. Valoarea rezultată este modulul de elasticitate al lui Young. Astfel, se determină doar modulul Young al materialelor elastice: cupru, oțel etc. Și materialele fragile sunt comprimate până când apar fisuri: beton, fontă și altele asemenea. Proprietăți mecanice Numai când lucrează în tensiune sau compresie, modulul de elasticitate al lui Young ajută la ghicirea comportamentului unui anumit material. Dar la îndoire, forfecare, zdrobire și alte sarcini, va trebui să introduceți parametri suplimentari: În plus față de toate cele de mai sus, merită menționat faptul că unele materiale, în funcție de direcția sarcinii, au proprietăți mecanice diferite. Astfel de materiale se numesc anizotrope. Exemple de acest lucru sunt țesăturile, unele tipuri de piatră, materialele plastice laminate, lemnul și multe altele. Materialele izotrope au aceleași proprietăți mecanice și deformare elastică în orice direcție. Astfel de materiale includ metale: aluminiu, cupru, fontă, oțel etc., precum și cauciuc, beton, pietre naturale, materiale plastice nelaminate. Modul elastic Trebuie remarcat faptul că această valoare nu este constantă. Chiar și pentru un material, poate avea o semnificație diferită în funcție de punctele în care a fost aplicată forța. Unele materiale plastic-elastice au o valoare aproape constantă a modulului de elasticitate atunci când lucrează atât în ​​tensiune, cât și în compresie: oțel, aluminiu, cupru. Și există situații în care această valoare este măsurată de forma profilului. Unele valori (valoarea este prezentată în milioane de kgf / cm2): Aluminiu - 0,7. Lemn peste bob - 0,005. Lemn de-a lungul bobului - 0,1. Beton - 0,02. Zidărie de granit de piatră - 0,09. Zidărie de piatră - 0,03. Bronz - 1,00. Alamă - 1.01. Fontă gri - 1,16. Fontă albă - 1,15. Diferența dintre indicii modulelor elastice pentru oțel în funcție de calitățile acestora: Această valoare se modifică și în funcție de tipul de închiriere: Un cablu cu miez metalic - 1,95. Coarda împletită - 1.9. Sârmă de înaltă rezistență - 2.1. După cum se poate observa, abaterile în valorile modulelor elastice ale oțelului sunt nesemnificative. Din acest motiv, majoritatea inginerilor, atunci când își efectuează calculele, neglijează erorile și iau o valoare egală cu 2,00. Caracteristicile fizice ale materialelor pentru structuri din oțel

Material	Modul elastic E, MPa
Fontă albă, gri	(1,15 ... 1,60) 10 5
Fontă maleabilă	1,55 10 5
Otel carbon	(2.0 ... 2.1) 10 5
Oțel aliaj	(2.1 ... 2.2) 10 5
Cupru laminat	1.1 · 10 5
Cupru extras la rece	1.3 · 10 3
Aramă turnată	0,84 10 5
Bronz laminat cu fosfor	1.15 10 5
Bronz laminat cu mangan	1.1 · 10 5
Bronz turnat din aluminiu	1,05 10 5
Alamă trasă la rece	(0,91 ... 0,99) 10 5
Nava laminată din alamă	1,0 · 10 5
Aluminiu laminat	0,69 10 5
Sârmă de aluminiu trasă	0,7 · 10 5
Duraluminiu laminat	0,71 10 5
Zinc laminat	0,84 10 5
Conduce	0,17 10 5
Gheaţă	0,1 · 10 5
Sticlă	0,56 10 5
Granit	0,49 10 5
Lămâie verde	0,42 10 5
Marmură	0,56 10 5
Gresie	0,18 10 5
Zidărie de granit	(0,09 ... 0,1) 10 5
Zidărie de cărămidă	(0,027 ... 0,030) 10 5
Beton (vezi tabelul 2)
Lemn de-a lungul bobului	(0,1 ... 0,12) 10 5
Lemn peste cereale	(0,005 ... 0,01) 10 5
Cauciuc	0,00008 10 5
Textolit	(0,06 ... 0,1) 10 5
Getinax	(0,1 ... 0,17) 10 5
Bachelită	(2 ... 3) 10 3
Celuloid	(14,3 ... 27,5) 10 2

Date de reglementare pentru calculele structurilor din beton armat

Masa 2. Module de elasticitate a betonului (conform SP 52-101-2003)

Tabelul 2.1 Module de elasticitate a betonului conform SNiP 2.03.01-84 * (1996)

Note:
1. Deasupra liniei sunt valorile în MPa, sub linia - în kgf / cm & sup2.
2. Pentru betonul ușor, celular și poros la valori intermediare ale densității betonului, modulele inițiale de elasticitate sunt luate prin interpolare liniară.
3. Pentru betonul celular cu întărire non-autoclavă, valorile E b sunt luate ca pentru betonul autoclavizat, înmulțit cu un factor de 0,8.
4. Pentru betonul tensionat, valorile lui E b sunt luate ca pentru betonul greu, înmulțit cu un factor
A= 0,56 + 0,006V.

Tabelul 3. Valori standard ale rezistenței betonului (conform SP 52-101-2003)

Tabelul 4. Valori de proiectare a rezistenței la compresiune a betonului (conform SP 52-101-2003)

Tabelul 4.1 Valori de proiectare a rezistenței la compresiune a betonului conform SNiP 2.03.01-84 * (1996)

Tabelul 5. Valori de proiectare ale rezistenței la întindere a betonului (conform SP 52-101-2003)

Tabelul 6. Rezistențe standard pentru armare (conform SP 52-101-2003)

Tabelul 6.1 Rezistențe standard pentru fitinguri de clasă A conform SNiP 2.03.01-84 * (1996)

Tabelul 6.2 Rezistențe standard pentru armarea claselor B și K conform SNiP 2.03.01-84 * (1996)

Tabelul 7. Rezistențe de proiectare pentru armare (conform SP 52-101-2003)

Tabelul 7.1 Rezistențe de proiectare pentru armarea clasei A conform SNiP 2.03.01-84 * (1996)

Tabelul 7.2 Rezistențe de proiectare pentru armarea claselor B și K conform SNiP 2.03.01-84 * (1996)

Date normative pentru calculul structurilor metalice

Tabelul 8. Rezistențe standard și de proiectare la tensiune, comprimare și îndoire (conform SNiP II-23-81 (1990)) de produse din tablă, bandă largă universale și conformate conform GOST 27772-88 pentru structuri din oțel ale clădirilor și structurilor

Note:
1. Grosimea raftului (grosimea sa minimă este de 4 mm) ar trebui luată ca grosime a formelor structurale.
2. Pentru rezistența standard se iau valorile standard ale punctului de randament și ale rezistenței finale în conformitate cu GOST 27772-88.
3. Valorile rezistențelor de proiectare se obțin prin împărțirea rezistențelor standard la factorii de fiabilitate pentru material, rotunjiți până la 5 MPa (50 kgf / cm & sup2).

Tabelul 9. Calități de oțel înlocuite cu oțeluri conform GOST 27772-88 (conform SNiP II-23-81 (1990))

Note:
1. Oțelurile С345 și С375 din categoriile 1, 2, 3, 4 conform GOST 27772-88 înlocuiesc oțelurile din categoriile 6, 7 și respectiv 9, 12, 13 și 15, conform GOST 19281-73 * și GOST 19282- 73 *.
2. Oțelurile S345K, S390, S390K, S440, S590, S590K în conformitate cu GOST 27772-88 înlocuiesc clasele corespunzătoare de oțel din categoriile 1-15 în conformitate cu GOST 19281-73 * și GOST 19282-73 * indicate în acest tabel.
3. Înlocuirea oțelurilor în conformitate cu GOST 27772-88 cu oțelurile furnizate în conformitate cu alte standarde și specificații de stat ale Uniunii nu este prevăzută.

Rezistențele de proiectare pentru oțelul utilizat pentru producerea de foi profilate nu sunt prezentate aici.

Modulul de elasticitate și forfecare al lui Young, valorile raportului lui Poisson (tabel). Masă modul modul elastic de masă

Modul elastic pentru oțel și alte materiale

Înainte de a utiliza orice material în lucrările de construcție, ar trebui să vă familiarizați cu caracteristicile sale fizice pentru a ști cum să îl manipulați, ce solicitare mecanică va fi acceptabilă pentru acesta și așa mai departe. Una dintre caracteristicile importante la care se acordă foarte des este modulul de elasticitate.

Mai jos vom lua în considerare conceptul în sine, precum și această valoare în raport cu unul dintre cele mai populare în construcții și lucrări de reparații material - oțel. De asemenea, vom lua în considerare acești indicatori și în alte materiale, de exemplu.

Modulul elastic - ce este?

Modulul de elasticitate al unui material este un set de mărimi fizice care caracterizează capacitatea unui solid de a se deforma elastic în condiții de aplicare a forței asupra acestuia. Este exprimat prin litera E. Deci va fi menționat în toate tabelele care vor merge mai departe în articol.

Este imposibil să argumentăm că există o singură modalitate de a identifica valoarea elasticității. Diferite abordări ale studiului acestei valori au condus la faptul că există mai multe abordări diferite simultan. Mai jos sunt trei metode principale pentru calcularea indicatorilor acestei caracteristici pentru diferite materiale:

• Modulul lui Young (E) descrie rezistența unui material la orice tensiune sau compresie sub deformare elastică. Varianta lui Young este determinată de raportul dintre tensiune și tensiune compresivă. De obicei, este numit doar modulul de elasticitate.
• Modul de forfecare (G), numit și modul de rigiditate. Această metodă relevă capacitatea unui material de a rezista oricărei schimbări de formă, dar în condițiile menținerii normei sale. Modulul de forfecare este exprimat ca raportul dintre tensiunea de forfecare și forța de forfecare, care este definită ca schimbarea unghiului drept între planurile disponibile supuse forței de forfecare. Apropo, modulul de forfecare este una dintre componentele unui astfel de fenomen ca vâscozitatea.
• Modul în vrac (K), denumit și modul în vrac. Această opțiune denotă capacitatea unui obiect realizat din orice material de a-și schimba volumul în cazul în care acționează asupra acestuia o tensiune normală, care este aceeași în toate direcțiile sale. Această opțiune este exprimată prin raportul dintre solicitarea volumetrică și valoarea compresiei volumetrice relative.
• Există, de asemenea, alți indicatori de elasticitate, care sunt măsurați în alte cantități și exprimați în rapoarte diferite. Alte opțiuni încă foarte cunoscute și populare pentru indicatorii de elasticitate sunt parametrii Lamé sau raportul Poisson.

Tabelul indicatorilor de elasticitate a materialelor

Înainte de a trece direct la această caracteristică a oțelului, să considerăm mai întâi, ca exemplu și informații suplimentare, un tabel care conține date despre această valoare în raport cu alte materiale. Datele sunt măsurate în MPa.

Modulul elastic al diferitelor materiale

După cum puteți vedea din tabelul de mai sus, această valoare este diferită pentru diferite materiale, în plus, indicatorul diferă dacă se ia în considerare una sau alta variantă de calcul a acestui indicator. Toată lumea este liberă să aleagă exact opțiunea de studiu a indicatorilor care i se potrivește cel mai bine. Poate că este de preferat să se ia în considerare modulul lui Young, deoarece este mai des folosit pentru a caracteriza un anumit material în acest sens.

După ce ne-am familiarizat pe scurt cu datele acestei caracteristici ale altor materiale, vom trece direct la caracteristica oțelului individual.

Pentru început, să trecem la numere uscate și să obținem diverși indicatori ai acestei caracteristici pentru tipuri diferite oțeluri și structuri din oțel:

• Modul de elasticitate (E) pentru turnare, armare laminată la cald din oțeluri de calități menționate la art. 3 și art. 5 este egal cu 2,1 * 106 kg / cm ^ 2.
• Pentru oțeluri precum 25G2S și 30HG2S, această valoare este de 2 * 106 kg / cm ^ 2.
• Pentru sârmă cu profil periodic și sârmă rotundă trasă la rece, există o astfel de valoare a elasticității, egală cu 1,8 * 106 kg / cm ^ 2. Pentru armăturile aplatizate la rece, indicatorii sunt similari.
• Pentru fire și pachete de sârmă de înaltă rezistență, valoarea este de 2 10 6 kg / cm ^ 2
• Pentru cablurile spiralate din oțel și cablurile cu miez metalic, valoarea este de 1,5 · 10 4 kg / cm ^ 2, în timp ce pentru cablurile cu miez organic, această valoare nu depășește 1,3 · 10 6 kg / cm ^ 2.
• Modulul de forfecare (G) pentru oțelul laminat este de 8,4 · 10 6 kg / cm ^ 2.
• Și, în cele din urmă, raportul Poisson pentru oțel este de 0,3

Acestea sunt date generale pentru tipurile de oțel și produse din oțel. Fiecare valoare a fost calculată conform tuturor regulilor fizice și luând în considerare toate rapoartele existente care sunt utilizate pentru a obține valorile acestei caracteristici.

Toate informațiile generale despre această caracteristică a oțelului vor fi date mai jos. Valorile vor fi date atât în ​​modulul lui Young, cât și în modulul de forfecare, atât în ​​unele unități de măsură (MPa), cât și în altele (kg / cm2, newton * m2).

Oțel și mai multe clase diferite

Valorile indicatorilor de elasticitate ai oțelului diferă, deoarece există mai multe module simultan, care sunt calculate și calculate în moduri diferite. Se poate observa că, în principiu, indicatorii nu diferă foarte mult, ceea ce mărturisește în favoarea diferitelor studii de elasticitate. diverse materiale... Dar nu merită să intrați adânc în toate calculele, formulele și valorile, deoarece este suficient să alegeți o anumită valoare a elasticității pentru a fi ghidați de ea în viitor.

Apropo, dacă nu exprimați toate valorile în raporturi numerice, dar luați-o imediat și calculați-o complet, atunci această caracteristică a oțelului va fi egală cu: E = 200.000 MPa sau E = 2.039.000 kg / cm ^ 2 .

Aceste informații vă vor ajuta să înțelegeți chiar conceptul modulului de elasticitate, precum și să vă familiarizați cu principalele valori ale acestei caracteristici pentru oțel, produse din oțel, precum și pentru alte câteva materiale.

Trebuie amintit că indicii modulului de elasticitate sunt diferiți pentru diferite aliaje de oțel și pentru diferite structuri de oțel care conțin alți compuși în compoziția lor. Dar chiar și în astfel de condiții, puteți observa faptul că indicatorii diferă ușor. Valoarea modulului elastic al oțelului depinde practic de structură. și, de asemenea, asupra conținutului de carbon. Metoda de prelucrare la cald sau la rece a oțelului, de asemenea, nu poate afecta foarte mult acest indicator.

stanok.guru

Masa. Valorile modulului de elasticitate longitudinală E, modulul de forfecare G și raportul Poisson µ (la o temperatură de 20oC). Material Module, MPa coeficientul lui Poisson Oţel (1,86 ÷ 2,1) * 105 (7,8 ÷ 8,3) * 104 0,25-0,33 Fonta gri (0,78 ÷ 1,47) * 105 4,4*104 0,23-0,27 Fontă gri modificată (1,2 ÷ 1,6) * 105 (5 ÷ 6,9) * 104 - Cupru tehnic (1,08 ÷ 1,3) * 105 4,8*104 - Bronz de staniu (0,74 ÷ 1,22) * 105 - 0,32-0,35 Bronz fără staniu (1,02 ÷ 1,2) * 105 - - Alama din aluminiu (0,98 ÷ 1,08) * 105 (3,6 ÷ 3,9) * 104 0,32-0,34 Aliaje de aluminiu (0,69 ÷ 0,705) * 105 2,6*104 0,33 Aliaje de magneziu (0,4 ÷ 0,44) * 105 - 0,34 Nichel tehnic 2,5*105 7,35*104 0,33 Conducator tehnic (0,15 ÷ 0,2) * 105 0,7*104 0,42 Zinc tehnic 0,78*105 3,2*104 0,27 Zidărie de cărămidă (0,24 ÷ 0,3) * 104 - - Beton (cu rezistență temporară) (1-2MPa) (1,48 ÷ 2,25) * 104 - 0,16-0,18 Beton armat convențional: elemente comprimate (1,8 ÷ 4,2) * 104 - - Beton armat convențional: elemente de îndoire (1,07 ÷ 2,64) * 104 - - Lemn de toate tipurile: de-a lungul bobului (8,8 ÷ 15,7) * 104 (4,4 ÷ 6,4) * 102 - Toate tipurile de lemn: peste cereale (3,9 ÷ 9,8) * 104 (4,4 ÷ 6,4) * 102 - Placaj pentru aviație clasa I: de-a lungul bobului 12,7*103 - - Placaj aerian de clasa I: peste fibre 6,4*103 - - Textolit (PT, PTK, PT-1) (5,9 ÷ 9,8) * 103 - - Getinax (9,8 ÷ 17,1) * 103 - - Foaie Viniplast 3,9*103 - - Sticlă (4,9 ÷ 5,9) * 104 (2,05 ÷ 2,25) * 103 0,24-0,27 Sticlă organică (2,8 ÷ 4,9) * 103 - 0,35-0,38 Bakelită fără umpluturi (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 Cauciuc 0,07*104 2*103 - Fibra de sticla 3,4*104 (3,5 ÷ 3,9) * 103 - Nailon (1,37 ÷ 1,96) * 103 - - Fluoroplast F-4 (4,6 ÷ 8,3) * 102 - -

tehtab.ru

Modulul de elasticitate și forfecare al lui Young, valorile raportului Poisson (tabel)

Proprietățile elastice ale corpurilor

Următoarele sunt tabele de căutare a constantelor utilizate în mod obișnuit; dacă se cunosc două dintre ele, atunci acest lucru este suficient pentru a determina proprietățile elastice ale unui solid izotrop omogen.

Modulul lui Young sau modulul de elasticitate longitudinală în dyne / cm2.

Modulul de forfecare sau modulul de torsiune G în dynes / cm2.

Modulul de compresie sau modulul masiv K în dynes / cm2.

Volumul de compresibilitate k = 1 / K /.

Raportul lui Poisson µ este egal cu raportul compresiei relative transversale la tensiunea relativă longitudinală.

Pentru un material solid izotrop omogen, au loc următoarele relații între aceste constante:

G = E / 2 (1 + μ) - (α)

μ = (E / 2G) - 1 - (b)

K = E / 3 (1 - 2μ) - (c)

Raportul Poisson are un semn pozitiv, iar valoarea sa este de obicei inclusă în intervalul de la 0,25 la 0,5, dar în unele cazuri poate depăși limitele specificate. Gradul de coincidență între valorile observate de µ și cele calculate prin formula (b) este un indicator al izotropiei materialului.

Tabelele modulului de elasticitate al lui Young, modulul de forfecare și raportul lui Poisson

Valorile calculate din relațiile (a), (b), (c) sunt date cu caractere italice.

Material la 18 ° C	Modulul lui Young E, 1011 dyn / cm2.		Raportul lui Poisson µ
Aluminiu
Oțel (1% C) 1)
Constantan 2)
Manganină
1) Pentru oțelul care conține aproximativ 1% C, se știe că constantele elastice se schimbă în timpul tratamentului termic. 2) 60% Cu, 40% Ni.

Rezultatele experimentale de mai jos sunt pentru materiale obișnuite de laborator, în principal fire.

Substanţă	Modulul lui Young E, 1011 dyn / cm2.	Modul de forfecare G, 1011 dyne / cm2.	Raportul lui Poisson µ	Modul masiv K, 1011 dynes / cm2.
Bronz (66% Cu)
Nichel argint 1)
Pahar de coroană Jen
Sticlă de silex Jen
Fier de sudat
Bronz fosforos2)
Platinoid3)
Filamente de cuarț (plutitoare)
Cauciuc vulcanizat moale
1) 60% Cu, 15% Ni, 25% Zn 2) 92,5% Cu, 7% Sn, 0,5% P 3) Nichel argintiu cu o cantitate mică de tungsten.

Substanţă	Modulul lui Young E, 1011 dyn / cm2.	Substanţă	Modulul lui Young E, 1011 dyn / cm2.
Zinc (pur)
		Copac roșu
		Zirconiu
Aliaj 90% Pt, 10% Ir
Duralumin
Fire de mătase1		Teak
		Materiale plastice:
		Termoplastic
		Termosetare
		Tungsten
1) Scade rapid odată cu creșterea sarcinii 2) Prezintă oboseală elastică vizibilă

Coeficient de temperatură (la 150C) Et = E11 (1-ɑ (t-15)), Gt = G11 (1-ɑ (t-15))			Compresibilitate k, bar-1 (la 7-110C)
Aluminiu			Aluminiu
			Sticlă de silex
			Sticlă germană
Nichel argintiu
Bronz fosforic
Filamente de cuarț

infotables.ru

Modulul elastic (modulul lui Young) | Lumea sudurii

Modul elastic

Modulul elastic (modulul lui Young) E - caracterizează rezistența unui material la tensiune / comprimare sub deformare elastică sau proprietatea unui obiect de a se deforma de-a lungul unei axe atunci când este expusă la o forță de-a lungul acestei axe; definit ca raportul dintre solicitare și alungire. Modulul lui Young este adesea denumit simplu modulul elastic.

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

Modulul elastic (modulul lui Young) Materialul Ekgf / mm2 107 N / m2 MPa

Metale
Aluminiu	6300-7500	6180-7360	61800-73600
Aluminiu recuit	6980	6850	68500
Beriliu	30050	29500	295000
Bronz	10600	10400	104000
Aluminiu bronz, turnare	10500	10300	103000
Bronz laminat cu fosfor	11520	11300	113000
Vanadiu	13500	13250	132500
Vanadiu recoacut	15080	14800	148000
Bismut	3200	3140	31400
Distribuție de bismut	3250	3190	31900
Tungsten	38100	37400	374000
Tungsten recocit	38800-40800	34200-40000	342000-400000
Hafniu	14150	13900	139000
Duralumin	7000	6870	68700
Duraluminiu laminat	7140	7000	70000
Fier forjat	20000-22000	19620-21580	196200-215800
Fontă	10200-13250	10000-13000	100000-130000
Aur	7000-8500	6870-8340	68700-83400
Aur recoacut	8200	8060	80600
Invar	14000	13730	137300
Indiu	5300	5200	52000
Iridiu	5300	5200	52000
Cadmiu	5300	5200	52000
Turnat cu cadmiu	5090	4990	49900
Cobalt recosit	19980-21000	19600-20600	196000-206000
Constantan	16600	16300	163000
Alamă	8000-10000	7850-9810	78500-98100
Nava de alamă s-a rostogolit	10000	9800	98000
Alamă trasă la rece	9100-9890	8900-9700	89000-97000
Magneziu	4360	4280	42800
Manganină	12600	12360	123600
Cupru	13120	12870	128700
Cupru deformat	11420	11200	112000
Aramă turnată	8360	8200	82000
Cupru laminat	11000	10800	108000
Cupru extras la rece	12950	12700	127000
Molibden	29150	28600	286000
Nichel argintiu	11000	10790	107900
Nichel	20000-22000	19620-21580	196200-215800
Nichel recoacut	20600	20200	202000
Niobiu	9080	8910	89100
Staniu	4000-5400	3920-5300	39200-53000
Turnat din tablă	4140-5980	4060-5860	40600-58600
Osmiu	56570	55500	555000
Paladiu	10000-14000	9810-13730	98100-137300
Turnat cu paladiu	11520	11300	113000
Platină	17230	16900	169000
Platină recoaptă	14980	14700	147000
Rodiu recoacut	28030	27500	275000
Ruteniu recocit	43000	42200	422000
Conduce	1600	1570	15700
Distribuție principală	1650	1620	16200
Argint	8430	8270	82700
Argint recoacut	8200	8050	80500
Oțel pentru scule	21000-22000	20600-21580	206000-215800
Oțel aliaj	21000	20600	206000
Oțel special	22000-24000	21580-23540	215800-235400
Otel carbon	19880-20900	19500-20500	195000-205000
Turnarea oțelului	17330	17000	170000
Tantal	19000	18640	186400
Tantal recoacut	18960	18600	186000
Titan	11000	10800	108000
Crom	25000	24500	245000
Zinc	8000-10000	7850-9810	78500-98100
Zinc laminat	8360	8200	82000
Zinc turnat	12950	12700	127000
Zirconiu	8950	8780	87800
Fontă	7500-8500	7360-8340	73600-83400
Fontă albă, gri	11520-11830	11300-11600	113000-116000
Fontă maleabilă	15290	15000	150000
Materiale plastice
Plexiglas	535	525	5250
Celuloid	173-194	170-190	1700-1900
Sticlă organică	300	295	2950
Cauciuc
Cauciuc	0,80	0,79	7,9
Cauciuc vulcanizat moale	0,15-0,51	0,15-0,50	1,5-5,0
Lemn
Bambus	2000	1960	19600
mesteacăn	1500	1470	14700
Fag	1600	1630	16300
Stejar	1600	1630	16300
Molid	900	880	8800
Copac de fier	2400	2350	32500
Pin	900	880	8800
Minerale
Cuarţ	6800	6670	66700
Diverse materiale
Beton	1530-4100	1500-4000	15000-40000
Granit	3570-5100	3500-5000	35000-50000
Calcar dens	3570	3500	35000
Fir de cuarț (topit)	7440	7300	73000
Catgut	300	295	2950
Gheață (la -2 ° C)	300	295	2950
Marmură	3570-5100	3500-5000	35000-50000
Sticlă	5000-7950	4900-7800	49000-78000
Coroane de sticlă	7200	7060	70600
Sticlă de silex	5500	5400	70600

Literatură

1. O scurtă carte de referință fizică și tehnică. Vol.1 / Sub total. ed. K.P. Yakovleva. M.: FIZMATGIZ. 1960 .-- 446 p.
2. Carte de referință privind sudarea metalelor neferoase / S.M. Gurevich. Kiev.: Naukova Dumka. 1981.680 s.
3. Manual de fizică elementară / N.N. Koshkin, M.G. Shirkevich. M., Știință. 1976,256 s.
4. Tabelele mărimilor fizice. Manual / Ed. I.K. Kikoina. M., Atomizdat. 1976, 1008 p.

weldworld.ru

PROPRIETĂȚI MECANICE A METALELOR Enciclopedia în jurul lumii

Conținutul articolului

PROPRIETĂȚI MECANICE A METALELOR. Când o forță sau un sistem de forțe acționează asupra unei probe de metal, reacționează la aceasta schimbându-și forma (deformându-se). Diferitele caracteristici care determină comportamentul și starea finală a unei probe de metal, în funcție de tipul și intensitatea forțelor, se numesc proprietăți mecanice ale metalului.

Intensitatea forței care acționează asupra specimenului se numește stres și se măsoară ca forță totală referită la zona asupra căreia acționează. Deformarea se referă la modificarea relativă a dimensiunilor eșantionului cauzată de solicitările aplicate.

DEFORMARE ELASTICĂ ȘI PLASTICĂ, DISTRUCERE

Dacă stresul aplicat probei de metal nu este prea mare, atunci deformarea sa se dovedește a fi elastică - de îndată ce stresul este îndepărtat, forma sa este restabilită. Unele structuri metalice sunt proiectate în mod deliberat pentru a se deforma elastic. Deci, arcurile necesită de obicei o deformare elastică destul de mare. În alte cazuri, deformarea elastică este minimizată. Podurile, grinzile, mecanismele, dispozitivele sunt făcute cât mai rigide posibil. Deformarea elastică a unei probe de metal este proporțională cu forța sau suma forțelor care acționează asupra ei. Aceasta se exprimă prin legea lui Hooke, conform căreia stresul este egal cu deformarea elastică înmulțit cu un coeficient constant de proporționalitate, numit modul elastic: s = eY, unde s este tensiune, e este deformare elastică, iar Y este modul elastic (modulul lui Young ). Modulele elastice ale unui număr de metale sunt prezentate în tabel. 1.

Folosind datele din acest tabel, puteți calcula, de exemplu, forța necesară pentru a întinde o bară de oțel cu o secțiune pătrată cu o latură de 1 cm cu 0,1% din lungimea sa:

F = YґAґDL / L = 200.000 MPa ґ 1 cm2ґ0.001 = 20.000 N (= 20 kN)

Atunci când se aplică tensiuni pe un specimen de metal care depășește limita sa elastică, acestea provoacă deformări plastice (ireversibile), ducând la o schimbare ireversibilă a formei sale. Tensiunile mai mari pot provoca distrugerea materialului.

Cel mai important criteriu atunci când alegeți un material metalic din care este necesară o elasticitate ridicată este rezistența la curgere. Cele mai bune oțeluri cu arc au practic același modul de elasticitate ca și cele mai ieftine oțeluri de construcție, dar oțelurile cu arc sunt capabile să reziste la solicitări mult mai mari și, prin urmare, la deformări elastice mult mai mari, fără deformări plastice, deoarece au o solicitare de randament mai mare.

Proprietățile plastice ale unui material metalic (spre deosebire de elastic) pot fi schimbate prin fuziune și tratament termic. Astfel, randamentul fierului poate fi crescut de 50 de ori prin metode similare. Fierul pur trece într-o stare de fluiditate deja la tensiuni de ordinul a 40 MPa, în timp ce punctul de producție al oțelurilor care conțin 0,5% carbon și câteva procente de crom și nichel, după încălzire la 950 ° C și stingere, poate ajunge la 2000 MPa .

Cand material metalicîncărcat cu un exces al punctului de randament, acesta continuă să se deformeze plastic, dar în procesul de deformare devine mai greu, astfel încât pentru o creștere suplimentară a deformării este necesar să crească din ce în ce mai mult stresul. Acest fenomen se numește deformare sau întărire mecanică (precum și întărirea muncii). Poate fi demonstrat prin răsucirea sau îndoirea repetată a unui fir metalic. Întărirea tulpinii produse metalice deseori desfășurate în fabrici. Foi de alamă, fire de cupru, tije de aluminiu pot fi laminate la rece sau trase la rece la duritatea necesară pentru produsul final.

Întinderea.

Relația dintre tensiune și tensiune pentru materiale este adesea investigată prin teste de tracțiune și astfel se obține o diagramă de tracțiune - un grafic, de-a lungul axei orizontale a cărui deformare este depusă, și de-a lungul axei verticale, tensiunea (Fig. 1). Deși secțiunea transversală a specimenului scade atunci când este întinsă (iar lungimea crește), tensiunea este de obicei calculată prin referirea forței la aria secțiunii transversale inițiale, mai degrabă decât la cea redusă, ceea ce ar da adevărata tensiune. La deformări mici, acest lucru nu contează cu adevărat, dar la deformări mari poate duce la o diferență vizibilă. În fig. 1 prezintă curbele tensiune-tensiune pentru două materiale cu plasticitate inegală. (Plasticitatea este capacitatea unui material de a se alungi fără a se rupe, dar și fără a reveni la forma inițială după îndepărtarea sarcinii.) Segmentul liniar inițial al ambelor curbe se termină în punctul punctului de curgere de unde începe fluxul de plastic. Pentru un material mai puțin ductil, cel mai înalt punct din diagramă, rezistența la tracțiune, corespunde fracturii. Pentru un material mai ductil, rezistența la tracțiune este atinsă atunci când rata de scădere a secțiunii transversale în timpul deformării devine mai mare decât rata de întărire a deformării. În această etapă în timpul testului, începe gâtul (reducerea locală accelerată a secțiunii transversale). Deși capacitatea portantă a probei scade, materialul din gât continuă să se întărească. Testul se încheie cu o ruptură a gâtului.

Valorile tipice ale valorilor care caracterizează rezistența la tracțiune a unui număr de metale și aliaje sunt prezentate în tabel. 2. Este ușor de văzut că aceste valori pentru același material pot varia foarte mult în funcție de procesare.

masa 2

masa 2
Metale și aliaje	Stat	Rezistența la randament, MPa	Rezistența la tracțiune, MPa	Elongaţie,%
Oțel ușor (0,2% C)	Laminat la cald	300	450	35
Oțel carbon mediu (0,4% C, 0,5% Mn)	Întărit și călit	450	700	21
Oțel de înaltă rezistență (0,4% C, 1,0% Mn, 1,5% Si, 2,0% Cr, 0,5% Mo)	Întărit și călit	1750	2300	11
Fontă cenușie	După turnare	–	175–300	0,4
Aluminiu este pur din punct de vedere tehnic	Recocit	35	90	45
Aluminiu este pur din punct de vedere tehnic	Munca s-a întărit	150	170	15
Aliaj de aluminiu (4,5% Cu, 1,5% Mg, 0,6% Mn)	Îmbătrânirea s-a întărit	360	500	13
	Complet tăiat	80	300	66
Foi de alamă (70% Cu, 30% Zn)	Întărit	500	530	8
Tungsten, sârmă	Trase la un diametru de 0,63 mm	2200	2300	2,5
Conduce	După turnare	0,006	12	30

Comprimare.

Proprietățile elastice și plastice sub compresie sunt de obicei foarte similare cu cele observate sub tensiune (Fig. 2). Curba relației dintre tensiunea convențională și tensiunea convențională în compresie este peste curba corespunzătoare pentru tensiune numai deoarece secțiunea eșantionului nu scade în timpul comprimării, ci crește. Dacă adevărata tensiune și adevărata deformare sunt reprezentate de-a lungul axelor grafului, atunci curbele coincid practic, deși fractura are loc mai devreme în timpul întinderii.

Duritate.

Duritatea unui material este capacitatea sa de a rezista la deformarea plastică. Deoarece testarea la tracțiune este costisitoare și consumă mult timp, este adesea folosită testarea mai simplă a durității. Când se testează conform metodelor Brinell și Rockwell, un „indenter” (un vârf în formă de bilă sau piramidă) este presat pe suprafața metalică la o sarcină și o viteză de încărcare date. Apoi, dimensiunea imprimării este măsurată (de multe ori realizată automat), iar indexul (numărul) de duritate este determinat din aceasta. Cu cât imprimarea este mai mică, cu atât duritatea este mai mare. Duritatea și stresul de producție sunt caracteristici oarecum comparabile: de obicei, pe măsură ce una dintre ele crește, cealaltă crește, de asemenea.

Se poate părea că în materialele metalice, rezistența maximă la randament și duritatea sunt întotdeauna de dorit. De fapt, acest lucru nu este cazul și nu numai din motive economice (procesele de întărire necesită costuri suplimentare).

În primul rând, materialele trebuie să fie modelate în diverse produse, iar acest lucru se face de obicei folosind procese (laminare, ștanțare, presare) în care deformarea plastică joacă un rol important. Chiar și atunci când se prelucrează pe o mașină de tăiat metale, deformarea plastică este foarte semnificativă. Dacă duritatea materialului este prea mare, atunci este necesară o forță prea mare pentru a-l modela, drept urmare instrumentele de tăiere se uzează rapid. Acest tip de dificultate poate fi atenuat prin tratarea metalelor la temperaturi ridicate, pe măsură ce devin mai moi. Dacă nu este posibilă prelucrarea la cald, atunci se folosește recoacerea metalelor (încălzire și răcire lentă).

În al doilea rând, pe măsură ce materialul metalic devine mai greu, de obicei își pierde ductilitatea. Cu alte cuvinte, un material devine fragil dacă stresul său de producție este atât de mare încât deformarea plastică nu are loc până la acele tensiuni care provoacă imediat fracturi. De obicei, proiectantul trebuie să aleagă unele niveluri intermediare de duritate și ductilitate.

Rezistența la impact și fragilitatea.

Viscozitatea este opusul fragilității. Aceasta este capacitatea unui material de a rezista distrugerii prin absorbția energiei de impact. De exemplu, sticla este fragilă deoarece este incapabilă să absoarbă energia prin deformarea plastică. Cu un impact la fel de ascuțit pe o foaie de aluminiu moale, nu apar tensiuni mari, deoarece aluminiul este capabil de deformare plastică, absorbind energia de impact.

Există multe metode diferite pentru testarea metalelor pentru rezistența la impact. Atunci când se utilizează metoda Charpy, o probă de metal crestată prismatică este expusă la impactul unui pendul retras. Lucrarea cheltuită pentru a sparge specimenul este determinată de distanța pe care pendulul o deviază după impact. Astfel de teste arată că oțelurile și multe metale se comportă ca fragile la temperaturi scăzute, dar ca ductile la temperaturi mai ridicate. Trecerea de la comportamentul fragil la cel ductil are loc adesea într-un interval de temperatură destul de restrâns, al cărui punct mediu este numit temperatura de tranziție fragil-ductilă. Alte teste de impact indică, de asemenea, această tranziție, dar temperatura măsurată de tranziție variază de la test la test în funcție de adâncimea crestăturii, dimensiunea și forma eșantionului și metoda și rata de încărcare a impactului. Deoarece niciunul dintre tipurile de testare nu reproduce întreaga gamă de condiții de funcționare, testele de impact sunt valoroase doar deoarece permit compararea diferitelor materiale. Cu toate acestea, au furnizat o mulțime de informații importante despre influența fuziunii, tehnologia de fabricație și tratamentul termic asupra tendinței de fractură fragilă. Temperatura de tranziție pentru oțeluri, măsurată prin metoda Charpy V-notch, poate atinge + 90 ° C, dar poate fi redusă la -130 ° C cu aditivi de aliere și tratament termic corespunzător.

Fractura fragilă a fost cauza a numeroase accidente, cum ar fi rupturi neașteptate ale conductelor, explozii ale vaselor sub presiune și rezervoare de stocare și prăbușiri ale podurilor. Printre cele mai faimoase exemple se numără numărul mare de nave maritime de clasă Liberty, ale căror corpuri au divergat în mod neașteptat în timpul călătoriei. Ancheta a arătat că eșecul navelor Liberty a fost cauzat, în special, de o tehnologie necorespunzătoare de sudare, care a lăsat tensiuni interne, un control slab asupra compoziției sudurii și defecte structurale. Informațiile obținute ca urmare a testelor de laborator au făcut posibilă reducerea semnificativă a probabilității unor astfel de accidente. Temperatura de tranziție fragil-ductilă a unor materiale, cum ar fi tungsten, siliciu și crom, în condiții normale mult mai mare decât temperatura camerei. Astfel de materiale sunt de obicei considerate fragile și pot fi modelate numai prin deformare plastică atunci când sunt încălzite. În același timp, cupru, aluminiu, plumb, nichel, unele mărci otel inoxidabil iar alte metale și aliaje nu devin deloc fragile odată cu scăderea temperaturii. Deși se știu deja multe despre fracturile fragile, acest fenomen nu poate fi considerat încă pe deplin înțeles.

Oboseală.

Oboseala este defectarea unei structuri sub sarcini ciclice. Când o piesă se îndoaie într-o direcție sau alta, suprafețele sale sunt supuse alternativ la compresiune și tensiune. Cu un număr suficient de mare de cicluri de încărcare, fractura poate provoca tensiuni mult mai mici decât cele la care apare defecțiunea în cazul unei singure încărcări. Tensiunile alternative determină deformarea plastică localizată și întărirea materialului, cauzând mici fisuri în timp. Concentrația tensiunilor în apropierea capetelor unor astfel de fisuri determină creșterea acestora. Fisurile cresc lent la început, dar pe măsură ce secțiunea transversală a sarcinii scade, tensiunile de la capetele fisurilor cresc. În acest caz, fisurile cresc din ce în ce mai repede și, în cele din urmă, se răspândesc instantaneu pe întreaga secțiune a piesei. Vezi și MECANISME DE DISTRUCȚIE.

Oboseala este de departe cea mai frecventă cauză de defecțiune structurală în condiții de funcționare. Sunt deosebit de susceptibile la acest lucru părțile mașinii care funcționează sub sarcină ciclică. În industria aeronavelor, oboseala se dovedește a fi o problemă foarte importantă din cauza vibrațiilor. Pentru a evita eșecul oboselii, este necesar să verificați și să înlocuiți frecvent părți ale aeronavelor și elicopterelor.

Târî.

Creep (sau fluaj) este o acumulare lentă a deformării plastice a unui metal sub o sarcină constantă. Odată cu apariția motoarelor cu reacție, a turbinelor cu gaz și a rachetelor, proprietățile materialelor la temperaturi ridicate au devenit din ce în ce mai importante. În multe domenii ale tehnologiei, dezvoltarea ulterioară este împiedicată de limitările asociate cu proprietățile mecanice la temperaturi ridicate ale materialelor.

La temperaturi normale, deformarea plastică se instalează aproape instantaneu, de îndată ce se aplică o solicitare corespunzătoare și apoi crește puțin. La temperaturi ridicate, metalele nu numai că devin mai moi, ci și se deformează, astfel încât deformarea continuă să crească în timp. Această deformare dependentă de timp, sau fluaj, poate limita durata de viață a structurilor care trebuie să funcționeze la temperaturi ridicate pentru perioade lungi de timp.

Cu cât stresul este mai mare și temperatura este mai mare, cu atât rata de fluare este mai mare. Curbele tipice de fluaj sunt prezentate în Fig. 3. După etapa inițială de fluare rapidă (instabilă), această viteză scade și devine aproape constantă. Înainte de distrugere, rata de fluare crește din nou. Temperatura la care fluarea devine critică nu este aceeași pentru diferite metale. Companiile de telefonie își fac griji cu privire la fluaj cabluri aerieneîntr-o teacă de plumb, funcționând la temperaturi ambientale normale; cu toate acestea, unele aliaje speciale pot funcționa la 800 ° C fără a prezenta o fluare excesivă.

Durata de viață a pieselor în condiții de fluaj poate fi determinată fie de deformarea maximă admisă, fie de distrugere, iar proiectantul ar trebui să aibă întotdeauna în vedere aceste două opțiuni. Caracterul adecvat al materialelor pentru fabricarea produselor concepute pentru funcționare prelungită la temperaturi ridicate, cum ar fi palele turbinei, este dificil de evaluat în prealabil. Testarea pentru un timp egal cu durata de viață așteptată este adesea practic imposibilă, iar rezultatele testelor pe termen scurt (accelerate) nu sunt ușor de extrapolat la perioade mai lungi, deoarece natura distrugerii se poate schimba. Deși proprietățile mecanice ale aliajelor rezistente la căldură se îmbunătățesc constant, fizicienii metalelor și oamenii de știință din materiale se vor confrunta întotdeauna cu provocarea de a crea materiale care să reziste la temperaturi și mai ridicate. Vezi și METALE FIZICE.

STRUCTURĂ CRISTALINĂ

Mai sus, am discutat legile generale care guvernează comportamentul metalelor sub influența sarcinilor mecanice. Pentru a înțelege mai bine fenomenele relevante, este necesar să se ia în considerare structura atomică a metalelor. Toate metalele solide sunt substanțe cristaline. Acestea constau din cristale sau boabe, dispunerea atomilor în care corespunde rețelei tridimensionale corecte. Structura cristalină a unui metal poate fi considerată ca fiind formată din planuri atomice sau straturi. Atunci când se aplică o solicitare de forfecare (o forță care determină două planuri adiacente ale unei probe de metal să alunece unul împotriva celuilalt în direcții opuse), un strat de atomi poate deplasa o distanță interatomică. Această schimbare va afecta forma suprafeței, dar nu și structura cristalină. Dacă un strat este deplasat de multe distanțe interatomice, atunci se formează o "treaptă" la suprafață. Deși atomii individuali sunt prea mici pentru a fi văzuți la microscop, etapele formate prin alunecare sunt clar vizibile la microscop și se numesc linii de alunecare.

Obiectele metalice obișnuite pe care le întâlnim zilnic sunt policristaline, adică constau dintr-un număr mare de cristale, fiecare dintre ele având propria orientare a planurilor atomice. Deformarea unui metal policristalin obișnuit are ceva în comun cu deformarea unui singur cristal, care se produce datorită alunecării de-a lungul planurilor atomice din fiecare cristal. O alunecare vizibilă a cristalelor intacte de-a lungul limitelor lor este observată numai în condiții de fluaj la temperaturi ridicate. Dimensiunea medie a unui cristal sau a unui bob poate varia de la câteva miimi la câteva zecimi de centimetru. Este de dorit un bob mai fin, deoarece caracteristicile mecanice ale bobului fin sunt mai bune decât cele ale bobului grosier. În plus, metalele cu granulație fină sunt mai puțin fragile.

Alunecare și dislocare.

Procesele de alunecare au fost studiate mai detaliat pe monocristale de metale cultivate în laborator. În același timp, a devenit clar nu numai că alunecarea are loc în anumite direcții definite și, de obicei, de-a lungul planurilor destul de definite, ci și că cristalele unice sunt deformate la solicitări foarte mici. Trecerea cristalelor unice la starea de fluiditate începe pentru aluminiu la 1, iar pentru fier la 15-25 MPa. Teoretic, această tranziție în ambele cazuri ar trebui să aibă loc la tensiuni de aprox. 10.000 MPa. Această discrepanță între datele experimentale și calculele teoretice a rămas o problemă importantă de mulți ani. În 1934, Taylor, Polanyi și Orowan au propus o explicație bazată pe conceptul de defecte de cristal. Au sugerat că atunci când alunecați, mai întâi există o deplasare la un moment dat în planul atomic, care apoi se propagă prin cristal. Limita dintre regiunile deplasate și non-deplasate (Fig. 4) este un defect liniar al structurii cristaline numit dislocare (în figură, această linie intră în cristal perpendicular pe planul figurii). Atunci când se aplică o tensiune de forfecare pe cristal, dislocarea se mișcă, determinându-l să alunece de-a lungul planului în care se află. După ce s-au format luxațiile, acestea se mișcă foarte ușor peste cristal, ceea ce explică „moliciunea” cristalelor unice.

În cristalele metalice, există, de obicei, multe luxații (lungimea totală a luxațiilor într-un centimetru cub de cristal metalic recoapt poate fi mai mare de 10 km). Dar, în 1952, oamenii de știință din laboratoarele Bell Telephone Corporation, testând mustăți foarte subțiri de staniu pentru îndoire, au descoperit, spre surprinderea lor, că rezistența la flexiune a acestor cristale era apropiată de valoarea teoretică a cristalelor perfecte. Ulterior, au fost descoperite mustăți extrem de puternice și multe alte metale. Se presupune că o rezistență atât de mare se datorează faptului că în astfel de cristale fie nu există deloc luxații, fie există o dislocare pe toată lungimea cristalului.

Efecte de temperatură.

Efectul temperaturilor ridicate poate fi explicat pe baza conceptelor de luxații și structura cerealelor. Numeroase dislocări ale cristalelor metalice întărite deformează rețeaua cristalină și măresc energia cristalului. Când metalul se încălzește, atomii devin mobili și se rearanjează în cristale noi, mai perfecte, care conțin mai puține luxații. Această recristalizare este asociată cu înmuierea, care se observă în timpul recoacerii metalelor.

www.krugosvet.ru

Tabelul modulului lui Young. Modul elastic. Definiția Young's Modulus.

PROBLEMA ONL @ YN BIBLIOTECA 1 BIBLIOTECA 2 Notă. Valoarea modulului de elasticitate depinde de structură, compoziție chimicăși modul de prelucrare a materialelor. Prin urmare, valorile E pot diferi de valorile medii prezentate în tabel.

Tabelul modulului lui Young. Modul elastic. Determinarea modulului lui Young. Factor de securitate. Tabelul modulului lui Young Material Material Aluminiu 70 7000 Oțeluri aliate 210-220 21000-22000 Beton 3000 Oțeluri carbon 200-210 20000-2100 Lemn (de-a lungul bobului) 10-12 1000-1200 Sticlă 56 5600 Lemn (peste cereale) 0,5-1,0 50-100 Sticlă organică 2,9 290 Fier 200 2000 Titan 112 11200 Aur 79 7900 Crom 240-250 24000-25000 Magneziu 44 4400 Zinc 80 8000 Cupru 110 11000 Fonta gri 115-150 11500-15000 Conduce 17 1700 Rezistența la tracțiune a materialului Tensiune mecanică admisibilă în unele materiale (tracțiune) Factor de securitate Va urma...

www.kilomol.ru

Modulii elastici și raporturile lui Poisson pentru unele materiale 013

Uzină mobilă de beton pe șasiu

La ce adâncime trebuie turnată fundația sub casă

Material	Module elastice, MPa		coeficientul lui Poisson
	Modulul lui Young E	Modul de forfecare G
Fontă albă, gri Fontă maleabilă	(1,15 ... 1,60) 105 1,55 105	4,5 · 104 -	0,23...0,27 -
Oțel carbon Oțel aliat	(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
Cupru laminat Cupru turnat la rece Cupru turnat	1,1 105 1,3 105 0,84 105	4,0 104 4,9 104 -	0,31...0,34 - -
Bronz laminat cu fosfor Bronz laminat cu mangan Bronz turnat din aluminiu	1,15 105 1,1 105 1,05 105	4.2104 4.0104 4.2104	0,32...0,35 0,35 -
Alamă extrasă la rece Alamă laminată pe navă	(0,91 ... 0,99) 105 1,0 105	(3,5 ... 3,7) 104 -	0,32...0,42 0,36
Aluminiu laminat Aluminiu prelucrat cu sârmă Duraluminiu laminat	0,69 105 0,7 105 0,71 105	(2,6 ... 2,7) 104 - 2,7 104	0,32...0,36 - -
Zinc laminat	0,84 105	3.2104	0,27
Conduce	0,17 105	0,7104	0,42
Gheaţă	0,1 105	(0,28 ... 0,3) 104	-
Sticlă	0,56 105	0,22104	0,25
Granit	0,49 105	-	-
Calcar	0,42 105	-	-
Marmură	0,56 105	-	-
Gresie	0,18 105	-	-
Zidărie de granit Zidărie de calcar Zidărie de cărămidă	(0,09 ... 0,1) 105 0,06 105 (0,027 ... 0,030) 105	- - -	- - -
Beton la rezistență maximă, 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
Lemn de-a lungul bobului Lemn de-a lungul bobului

 

---

Citit:
Jocuri și concursuri pentru discoteci și petreceri O seară festivă de Ziua Îndrăgostiților: decor Ești partener, iubit, dar nu soție Tunsori elegante pentru păr subțire, oferind volum Tunsori la modă pentru păr mediu subțire Peignoir pentru femei de mătase - arta seducției Peignoirs Bob elegant pentru păr subțire (50 de fotografii) - Recomandări pentru alegerea coafurii Bob bob pentru păr subțire