Експериментальне вимірювання механічних характеристик за допомогою механічних випробувань

І. Основні визначення та поняття

Механічні випробування призначені для експериментального вимірювання механічних характеристик матеріалів. За їх допомогою вирішуються основні задачі:

Ø визначення загальноприйнятих стандартних характеристик механічних властивостей, що використовуються для порівняльної оцінки механічної поведінки різних металів,

Ø визначення властивостей матеріалів в умовах, максимально наближених до умов роботи виробів та конструкцій.

Згідно сучасним уявленням, рівень механічних характеристик визначається трьома групами факторів:

Þ “матеріалом” — його властивостями та структурою;

Þ “тілом” — його розмірами та формою (наявністю розрізів, станом поверхні, тощо);

Þ “умовами навантаження” — запасом пружної енергії, повторюваністю навантаження, тощо.

В деяких випадках вплив двох останніх чинників невеликий і тоді головним чином проявляються властивості матеріалу, наприклад, при співставленні твердості вдавленням. Але в більшості випадків потрібно враховувати всі фактори. Наприклад, аналіз шліфа й поверхні зламу; стрічка й масивний зразок з одного й того ж матеріалу; властивості матеріалу при кімнатній та високій температурах, тощо.

Найбільш часто матеріали випробовуються за простими механічними схемами: розтяг, стискання, згин, закрут.

Одновісний розтяг - найрозповсюдженіша схема механічних випробувань. За даними випробувань на одновісний розтяг будується первинна діаграма в координатах „навантаження – видовження”, які є основою для розрахунку стандартних (паспортних) характеристик матеріалів.

Стискання використовується для випробувань малопластичних матеріалів. Найбільш часто використовується одновісне стискання, при якому стискаюче напруження прикладається до осі циліндричного зразка та будується діаграма в координатах „навантаження – скорочення”.

Згин - одна з простіших схем навантаження. Використовують два методи випробувань: навантаження зразка через жорстку траверсу двома однаковими силами, прикладеними на рівній відстані від опор (4-точковий згин) та навантаження зосередженою силою, що прикладена по середині пробігу зразка між опорами (3-точковий згин). Первинна діаграма будується в координатах „навантаження – стріла вигину”.

Закрут – здійснюється двома різними по величині та протилежно спрямованими крутильними моментами, які прикладаються до кінців зразка перпендикулярно до його повздовжньої осі. Діаграму крутіння будують в координатах „крутильний момент – кут закручування”.

Інструментом для проведення механічних випробувань є випробувальна машина. Предметом випробування - зразок для механічних випробувань. Результатами випробувань є діаграми в координатах: первинна - „навантаження – видовження”, умовна - „напруження - відносна деформація” та істинна діаграма зміцнення.