تعریف آزمایش برای سنجش استحکام یک قطعه

در حدمت شما هستیم با مقاله تعریف آزمایش برای سنجش استحکام یک قطعه :

مقدمه

بعد از قرار دادن نمونه در دستگاه، نیروی کششی به نمونه اعمال می‌شود تا زمانی که شکست رخ دهد. نیروی لازم برای ایجاد ازدیاد طول گزارش می‌شود و منحنی نیرو-ازدیاد طول، ترسیم می‌شود. با انجام محاسبات لازم، به شرح ذیل، منحنی تنش-کرنش مهندسی از این منحنی اولیه استخراج می‌شود.

در این روابط، Ϭ تنش مهندسی است که حاصل تقسیم نیرو بر سطح مقطع اولیه است و e کرنش مهندسی است و حاصل تقسیم ازدیاد طول بر طول اولیه گیج است. تنش و کرنش مهندسی مستقل از هندسه و شکل قطعه هستند. در ‏شکل زیر یک نمونه از منحنی تنش-کرنش مهندسی، برای مواد نرم یا داکتیل مشاهده می‌شود.

منطقه کشسان یا الاستیک:

 بخش خطی منحنی، از ابتدا تا نقطه تسلیم (yielding point) که تغییر شکل به صورت الاستیک است، منطقه الاستیک نامیده می‌شود. در این منطقه تنش و کرنش رابطه خطی دارند و قانون هوک به شرح ذیل برقرار است (سنجش استحکام):

ثابت E در رابطه فوق، مدول الاستیک یا مدول یانگ نامیده می‌شود و برای هر ماده ای مقدار معینی دارد. ناحیه الاستیک و پلاستیک نشان داده شده است.

 

منطقه مومسان یا پلاستیک: این منطقه بعد از نقطه تسلیم شروع می‌شود. نقطه تسلیم آغاز شروع تغییر شکل مومسان نمونه است. تغییر شکل مومسان به صورت ثابت تا نقطه اوج منحنی یا همان استحکام کششی، ادامه دارد. در استحکام کششی حداکثر، فرایند گلویی شدن نمونه، شروع می‌شود.تنش کششی حداکثر از رابطه زیر به دست می‌آید:

 

از آنجا که محاسبه استحکام کششی ساده است و یک پارامتر کاملا تکثیر پذیر است، لذا پارامتر مفیدی برای تعیین ویژگی‌ها‌ی مواد و کنترل کیفی محصول است. روابط تجربی ارزشمندی بین استحکام کششی و خواصی مانند سختی و استحکام خستگی وجود دارد که اغلب مفید هستند. برای مواد ترد و شکننده نیز، استحکام کششی یک معیار معتبر در طراحی محسوب می‌شود.

پس از گلویی شدن کشش آنقدر ادامه پیدا می‌کند تا در نهایت قطعه بشکند.

 

استحکام تسلیم

فرایند تسلیم شدن در سنجش استحکام، شروع اولین تغییر شکل مومسان نمونه است و سطح تنشی که این تسلیم در آن آغاز می‌شود، استحکام تسلیم نامیده می‌شود که یک پارامتر مهم در طراحی است. برای بیشتر مواد، یک انتقال تدریجی از رفتار الاستیک به رفتار پلاستیک مشاهده می‌شود، لذا تعیین نقطه ای که این انتقال صورت می‌گیرد مشکل است. معیارهای مختلفی برای تعیین نقطه تسلیم استفاده می‌شوند که به عواملی مثل دقت اندازه گیری کرنش و استفاده مفهومی از داده‌ها‌، بستگی دارند. روش کرنش آفست (%2/0 offset strain) یک روش مرسوم برای اندازه گیری استحکام تسلیم است. برای تعیین آن از نقطه %2/0 روی محور افقی، خطی موازی ناحیه خطی نمودار رسم شده و محل تقاطع این خط با منحنی تنش-کرنش، به عنوان نقطه تسلیم تعیین می‌شود.

داکتیلیته

درجه ای از تغییر شکل مومسان، که یک ماده می‌تواند تا قبل از شکست نشان دهد، داکتیلیته نامیده می‌شود. ماده ای که تغییر شکل مومسان اندکی نشان دهد یا قبل از شکست هیچ گونه تغییر شکل مومسانی نداشته باشد، ترد یا شکننده عنوان می‌شود. درصد ازدیاد طول (Z) و کاهش سطح مقطع (RA) هم نمادی از داکتیلیته هستند که در این جا روابط مربوط به آن‌ها‌ آورده شده است.

 

در این روابط z و q به ترتیب، درصد ازدیاد طول و درصد کاهش سطح مقطع را نشان می‌دهند.

ضریب پواسان: نسبت تغییر اندازه جانبی (کرنش عرضی) به تغییر اندازه محوری (کرنش طولی)، ضریب پواسان نامیده می‌شود.

از آنجا که در بیشتر مواد مهندسی، کرنش عرضی و طولی مختلف العلامت هستند، فرمول با علامت منفی ارائه شده است تا مقدار حاصله مثبت گردد.