Deformarea unui material
Deformarea materialelor este o știință care caracterizează modul în care o anumită Reacționează materialului atunci când acesta este supus la stres mecanic. Acest concept este esențial în proiectare (capacitatea piesei de a-și îndeplini funcția), fabricare (modelarea piesei) și dimensionarea mecanică (calculul marjei de siguranță a unui dispozitiv pentru a evita ruperea).
Capacitatea unei piese de a deforma și rezista forțelor depinde de trei parametri:
- forma camerei;
- natura materialului;
- procese de fabricație: tratament termic, tratament de suprafață etc.
Influența formei piesei este studiată în mecanica continuă a mediului (CMM). Influența materialului este descrisă foarte scurt aici.
Caracterizare
Un material este caracterizat mecanic prin șapte proprietăți identificabile și măsurabile. Fiecare dintre aceste caracteristici este supusă unor teste sau măsurători standardizate și bine definite.
Desenăm pe o
eprubetă ; iar raportul stres / deformare - caracterizare este măsurat:
modulul tânăr E exprimat în gigapascali (GPa).
Tragem o eprubetă până se sparge. Caracterizare: Rezistența mecanică notată
R m , Rezistența elastică notată
R e exprimată în megapascali (MPa).
Se trage o eprubetă în limita de plasticitate și se măsoară alungirea - caracterizare: Alungire sau stricție în procente.
-
Rezistență : capacitatea de a rezista propagării fisurilor.
-
Duritate : Capacitatea unui material de a rezista la penetrare.
Pătrunderea unui penetrator (bilă, diamant, vârf etc.) este măsurată pentru o forță dată - Caracterizare: Măsurare în unități specifice:
duritatea Vickers ,
Brinell ,
Rockwell în funcție de tipul de test efectuat.
-
Reziliență : capacitatea unui material de a rezista șocului.
Măsurăm energia cinetică necesară ruperii unei eprubete cu o
oaie Charpy -. Caracterizare: notat
KV Se exprimă în J cm 2 .
Un eșantion de testare este supus unui ciclu alternativ de tracțiune / compresie până la rupere - caracterizare: Raportul rezistenței mecanice a ciclului / unitate exprimat în procente.
Anizotropie
În cazul materialelor anizotrope, cum ar fi lemnul, betonul, cristalele sau chiar metalele (limita elastică), direcția materialului trebuie, de asemenea, să fie specificată în raport cu solicitările testului: direcția fibrelor, fiare de călcat, laminare ...
Relația dintre proprietățile mecanice
Nu există neapărat o corelație între aceste proprietăți diferite, de exemplu:
- aluminiu are un modul Young mai mic decât exprimate (ea deformează mai mult, pentru același efort) , dar o rezistență mai mare (este mai rezistent la șoc);
- un oțel cu arc are un modul Young scăzut (se deformează foarte mult pentru forțe mici), dar are o rezistență echivalentă cu un oțel aliat;
- sticla are o duritate mare , dar o rezistență foarte scăzută (este dificil să zgârie geamul , dar se rupe cu ușurință). Lemnul are o duritate scăzută , dar o rezistență mai mare (este ușor de zgâriat , dar este mai dificil de pauză).
Unele materiale sunt „bune” aproape peste tot, de exemplu un oțel aliat de înaltă rezistență. Singurul defect este că nu este foarte ductil (nu se deformează la rece); este nevoie de operații complexe de forjare la cald pentru a-l modela. Unele materiale sunt „rele” aproape peste tot, de exemplu plastilina. Singura calitate, este ductilă: îl puteți întinde cu ușurință și îi puteți da forma dorită.
Alte materiale au o anizotropie marcată, astfel încât lemnul rezistă mai bine la tensiune decât la comprimare; dimpotrivă, betonul funcționează bine la compresie, dar foarte slab la tracțiune atunci când nu este armat. Metalele sunt în general izotrope: reacționează în același mod în toate cele trei direcții ale spațiului.
Vezi și tu
Articole similare
linkuri externe