Испытание на растяжение (2)

Испытание на растяжение, также известное, как испытание при растягивающей нагрузке, возможно самый фундаментальный тип механических испытаний материала. Испытания на растяжение - просты, относительно недороги и полностью стандартизованы. Растяжение чего-либо быстро позволяет вам определить реакцию материала на силы, прилагаемые при растяжении. По мере растяжения материала вы определите его прочность и степень удлинения

Зачем проводить испытание на растяжение или испытание при растягивающей нагрузке?

Испытание на растяжение помогает вам узнать много нового о субстанции. По мере растяжения материала до разрушения вы получаете хороший, полный набор характеристик материала. Кривая показывает поведение материала при приложении сил. Точка разрушения представляет интерес, она обычно называется "предельным напряжением" или UTS на графике.

Закон Гука

Для большинства испытаний на растяжение материалов вы заметите, что на начальной стадии испытания отношение между прилагаемой силой или нагрузкой и удлинением образца - линейное. В пределах данной линейной области прямая подчиняется Закону Гука, согласно которому существует постоянное отношение между напряжением и деформацией, или Hookes Law. E  - наклон прямой на данном участке, где напряжение (σ) пропорционально деформации (ε) и называется "модулем упругости" или "модулем Юнга". (См. График-2)

Модуль упругости

Модуль упругости это мера жесткости материала, однако, она действует только на линейном участке кривой. (См. График-3). Если образец подвергается нагрузке на линейном участке, то материал вернется в исходную форму при прекращении действия нагрузки. В точке отклонения кривой от прямой закон Гука больше не применяется, и образец подвергается остаточной деформации. Эта точка называется "пределом упругости или пределом пропорциональности". Начиная с этой точки при проведении испытания на растяжение материал подвергается пластической деформации при любом дальнейшем увеличении нагрузки или напряжения. Он не возвращется в исходную форму после прекращения действия нагрузки.

Предел текучести

"Предел текучести" материала - это величина напряжения, прилагаемого к материалу, при котором начинается его пластическая деформация по мере нагружения.

Метод отклонения

Для некоторых материалов (например, для металлов и пластмасс) трудно определить отклонение от прямолинейного участка кривой. Поэтому применяется метод отклонения для определения предела текучести материала. Данные методы обсуждаются в стандартах ASTM E8 (металлы) и D638 (пластмассы). Отклонение выражается в процентном отношении от деформации (для металлов обычно 0.2% согласно E8, для пластмасс иногда используется величина в 2%). Напряжение (R), определяемое в точке пересечения "r", где прямая отклоняется от прямолинейного участка (при наклоне равном модулю упругости) "m", становится пределом текучести по методу отклонения.

Дополнительные модули

Кривые растяжения некоторых материалов не имеют ярко выраженного линейного участка. В таких случаях стандарт ASTM E111 предусматривает альтернативные методы определения модуля упругости материала, а также модуля Юнга. Данные дополнительные модули - секущий модуль и тангенциальный модуль.

Деформация

Вы также можете определить степень растяжения или удлинение образца при проведении испытания на растяжение. Либо путем абсолютного измерения изменения длины образца, либо путем относительного измерения - ;"деформации". Деформация сама может быть "условной" и "истинной". Определение условной деформации - самый простой и широко распространенный способ. Это отношение изменения длины к начальной длине, Engineering strain formula. Истинная деформация отчасти похожа на условную, но основывается на "мгновенной" длине образца по мере проведения испытания, , где Li - "мгновенная" длина, а L0 - начальная длина.

Предельное напряжение при растяжении

Одним из определяемых свойств материала является предельное напряжение при растяжении (UTS). Это максимальная нагрузка, которую выдерживает образец при испытании. Предельное напряжение при растяжении может быть, а может и не быть равным пределу прочности при растяжении. Все зависит от типа испытуемого материала: он может быть хрупким, вязким или хрупко-вязким. Иногда материал может быть вязким при лабораторном испытании, однако в других условиях и под воздействием экстремально холодных температур, он может перейти в хрупкое состояние.