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.