www.wikidata.uk-ua.nina.az

Ударна в язкість Уда рна в я зкість здатність матеріалу поглинати механічну енергію в процесі деформації і руйнування пі

Ударна в'язкість

Уда́рна в'я́зкість — здатність матеріалу поглинати механічну енергію в процесі деформації і руйнування під дією ударного навантаження. Як правило, оцінюється роботою, що виконана для руйнування надрізаного зразка при ударному згині, віднесеною до площі його перерізу в місці надрізу. Вимірюється в Дж/м².

Рис.1. Форма та розміри зразків типу 14 і 3 для випробування на ударну в'язкість
Рис. 2. Схема випробувальної установки за методом Шарпі
Рис. 3. Розрахункова схема для визначення ударної в'язкості

Хоча ударна в'язкість  — умовна характеристика, що істотно залежить від розмірів зразка, форми і стану поверхні надрізу та не дозволяє проводити розрахунки на міцність, її практичне значення досить значне. За температурною залежністю ударної в'язкості оцінюють схильність матеріалу до крихкого руйнування (холодноламкість). За низьких температур у більшості чорних металів крихкість зростає із зниженням ударної в'язкості. Для таких металів ударними випробуваннями з поступовим зниженням температури вдається встановити так звану критичну температуру крихкості — температуру, за якої відбувається різке зменшення ударної в'язкості металу. Критична температура крихкості різних металів різна. Нижче від цієї температури метал стає непридатним для роботи при динамічних впливах.

Випробування на ударну в'язкість Редагувати

Для перевірки здатності матеріалу чинити опір ударним навантаженням і виявлення схильності до крихкого руйнування проводять випробування на удар.

Ударні випробування класифікуються:

  • за видом деформації — на згин, розтягання, стиск, кручення, зріз;
  • за швидкістю прикладання навантаження — звичайні (4…7 м/с), швидкісні (100…300 м/с) і надшвидкісні (понад 300 м/с);
  • за числом ударів — одним ударом чи повторними ударами;
  • за температурою випробувань.

Методи визначення ударної в'язкості Редагувати

Найчастіше проводять випробування при ударному згині зразків прямокутного перерізу з надрізом посередині. Наявність надрізу, створюючи концентрацію напружень, сприяє руйнуванню матеріалу зразка навіть пластичного матеріалу. На даний час найпоширенішими методами визначення ударної в'язкості є метод Шарпі і метод Ізода.

Ударна міцність за методом Ізода Редагувати

Ударною міцністю зразків із надрізом за методом Ізода є енергія удару, витрачена на руйнування надрізаного зразка, віднесена до вихідної площі поперечного перерізу зразка в місці надрізу (ISO 180) або ця ж енергія, віднесена до довжини надрізу (товщини зразка) (ASTM D256). Цю міцність виражають у кілоджоулях на квадратний метр (кДж/м²) або джоулях на метр (Дж/м), відповідно. Зразок при випробуванні одним кінцем вертикально затискають у лещатах ударного копра.

Досліди зразків із надрізом на ударну міцність за Ізодом стали стандартним методом для порівняння ударної міцності пластиків. Результати цих дослідів широко використовуються як довідкові для порівняння ударних в'язкостей матеріалів. Досліди зразків із надрізом на ударну міцність за Ізодом найкраще застосовувати для визначення ударної міцності виробів, що мають багато гострих кутів, наприклад, ребер, стінок, що перетинаються та інших концентраторів напружень.

Позначення ISO відображають тип зразка і тип надрізу:

  • ISO 180/1A означає тип тип зразка (довжина 80 мм, висота 10 мм і товщина 4 мм) і тип надрізу
  • ISO 180/1O означає той же зразок, але затиснутий у перевернутому положенні (вказується як «ненадрізаний»).

Зразки, що використовуються за ASTM, мають ті ж розміри, той же радіус скруглення в основі надрізу і ту же висоту, але відрізняються довжиною — 63,5 мм і товщиною — 3,2 мм.

Метод випробування за Шарпі Редагувати

Суть методу (ISO 179 та ASTM D256) полягає у випробуванні, при якому зразок, що лежить на двох опорах, зазнає удару маятника, причому лінія удару знаходиться посередині між опорами і безпосередньо навпроти надрізу у випадку зразків із надрізом. Повну роботу копра, витрачену на ударне руйнування зразка, визначають як різницю між його початковою і кінцевою (після удару) потенційними енергіями.

Позначення ISO відображають тип зразка й наявність надрізу:

  • ISO 179/1C означає зразок з розмірами і надрізом за рисунком, наведеним вгорі;
  • ISO 179/2D означає такий же зразок але без надрізу.

Основною принциповою відмінністю методів Шарпі та Ізода є спосіб встановлення випробуваного зразка.

Випробування за ГОСТ 9454-78 Редагувати

Стандарт встановлює 20 типорозмірів зразків з концентраторами напружень у вигляді U- чи V-подібного надрізу (карбу), а для особливо жорстких умов випробування — втомної тріщини (Т) на дні V-надрізу. Якщо для випробувань на удар використовуються нестандартні зразки, то варто попередньо провести порівняльні дослідження стандартних і нестандартних зразків для отримання масштабних коефіцієнтів.

Випробування на ударний згин проводять на маятникових копрах. Ці копри за ГОСТ 10708-82 повинні забезпечувати швидкість руху маятника в момент удару:

  • 5 ± 0,5 м/с — для копрів з номінальною потенціальною енергією маятника 50,0 (5,0); 150 (15); 300 (30) Дж(кгс×м);
  • 4 ± 0,25 м/с — для копрів з номінальною потенціальною енергією маятника 25 (2,5); 15 (1,5); 4,5 (0,75) Дж(кгс×м);
  • 3 ± 0,25 м/с — для копрів з номінальною потенціальною енергією маятника 5,0 (0,5) Дж (кгс×м).

Допускається застосовувати копри з іншою номінальною потенціальною енергією маятника. При цьому номінальне значення потенціальної енергії маятника має бути таким, щоб значення роботи удару становила не менше 10% від номінального значення потенціальної енергії маятника.

Перед випробуванням маятник піднімають на визначену висоту h' і фіксують його на рамі у положенні «зарядка». У цьому положенні маятник має деякий запас енергії . Якщо відпустити маятник він після падіння під дією сили ваги зруйнує встановлений на опорах зразок. Зупинка копра після руйнування зразка здійснюється гальмом, коли, злетівши після руйнування зразка, маятник знову почне падати, гальмо зупинить його.

Маятник, маючи запас енергії, що залишився, , може піднятися на висоту h (див.рис.) по іншу сторону стійок. Якщо знехтувати невеликою втратою енергії на тертя в підшипниках, то роботу, витрачену на злам зразка, можна визначити з виразу .

Різниця енергій

де  — вага маятника.

Ударна в'язкість

де A — площа ослабленого перетину зразка.

Сталі, що використовуються для виготовлення деталей, які працюють при динамічних навантаженнях, повинні мати ударну в'язкість не меншу за 5·105 Н·м/м².

Примітки Редагувати

  1. ГОСТ 9454-78 Металлы. Метод испытания на ударный изгиб при пониженной, комнатной и повышенных температурах. (рос.)
  2. ГОСТ 10708-82 Копры маятниковые. Технические условия. (рос.)

Див. також Редагувати

Література Редагувати

  • Опір матеріалів. Підручник / Г. С. Писаренко, О. Л. Квітка, Е. С. Уманський. За ред. Г. С. Писаренка — К.: Вища школа,1993. — 655 с. — ISBN 5-11-004083-4.
  • Технологія конструкційних матеріалів і матеріалознавство: Практикум: Навчальний посібник / В. Попович, А. Кондир, Е. Плешаков та ін. — Львів: Світ, 2009. — 552 с.
  • Опір матеріалів: Навчальний посібник для студентів ВНЗ. Рекомендовано МОН / Шваб'юк В. І. — К., 2009. — 380 с.

Посилання Редагувати

Вікіпедія, Українська, Україна, книга, книги, бібліотека, стаття, читати, завантажити, безкоштовно, безкоштовно завантажити, mp3, відео, mp4, 3gp, jpg, jpeg, gif, png, малюнок, музика, пісня, фільм, книга, гра, ігри
Дата публікації:
Uda rna v ya zkist zdatnist materialu poglinati mehanichnu energiyu v procesi deformaciyi i rujnuvannya pid diyeyu udarnogo navantazhennya Yak pravilo ocinyuyetsya robotoyu sho vikonana dlya rujnuvannya nadrizanogo zrazka pri udarnomu zgini vidnesenoyu do ploshi jogo pererizu v misci nadrizu Vimiryuyetsya v Dzh m Ris 1 Forma ta rozmiri zrazkiv tipu 14 i 3 dlya viprobuvannya na udarnu v yazkistRis 2 Shema viprobuvalnoyi ustanovki za metodom SharpiRis 3 Rozrahunkova shema dlya viznachennya udarnoyi v yazkostiHocha udarna v yazkist umovna harakteristika sho istotno zalezhit vid rozmiriv zrazka formi i stanu poverhni nadrizu ta ne dozvolyaye provoditi rozrahunki na micnist yiyi praktichne znachennya dosit znachne Za temperaturnoyu zalezhnistyu udarnoyi v yazkosti ocinyuyut shilnist materialu do krihkogo rujnuvannya holodnolamkist Za nizkih temperatur u bilshosti chornih metaliv krihkist zrostaye iz znizhennyam udarnoyi v yazkosti Dlya takih metaliv udarnimi viprobuvannyami z postupovim znizhennyam temperaturi vdayetsya vstanoviti tak zvanu kritichnu temperaturu krihkosti temperaturu za yakoyi vidbuvayetsya rizke zmenshennya udarnoyi v yazkosti metalu Kritichna temperatura krihkosti riznih metaliv rizna Nizhche vid ciyeyi temperaturi metal staye nepridatnim dlya roboti pri dinamichnih vplivah Zmist 1 Viprobuvannya na udarnu v yazkist 2 Metodi viznachennya udarnoyi v yazkosti 2 1 Udarna micnist za metodom Izoda 2 2 Metod viprobuvannya za Sharpi 2 3 Viprobuvannya za GOST 9454 78 3 Primitki 4 Div takozh 5 Literatura 6 PosilannyaViprobuvannya na udarnu v yazkist RedaguvatiDlya perevirki zdatnosti materialu chiniti opir udarnim navantazhennyam i viyavlennya shilnosti do krihkogo rujnuvannya provodyat viprobuvannya na udar Udarni viprobuvannya klasifikuyutsya za vidom deformaciyi na zgin roztyagannya stisk kruchennya zriz za shvidkistyu prikladannya navantazhennya zvichajni 4 7 m s shvidkisni 100 300 m s i nadshvidkisni ponad 300 m s za chislom udariv odnim udarom chi povtornimi udarami za temperaturoyu viprobuvan Dokladnishe Viprobuvannya na udarMetodi viznachennya udarnoyi v yazkosti RedaguvatiNajchastishe provodyat viprobuvannya pri udarnomu zgini zrazkiv pryamokutnogo pererizu z nadrizom poseredini Nayavnist nadrizu stvoryuyuchi koncentraciyu napruzhen spriyaye rujnuvannyu materialu zrazka navit plastichnogo materialu Na danij chas najposhirenishimi metodami viznachennya udarnoyi v yazkosti ye metod Sharpi i metod Izoda Udarna micnist za metodom Izoda Redaguvati Udarnoyu micnistyu zrazkiv iz nadrizom za metodom Izoda ye energiya udaru vitrachena na rujnuvannya nadrizanogo zrazka vidnesena do vihidnoyi ploshi poperechnogo pererizu zrazka v misci nadrizu ISO 180 abo cya zh energiya vidnesena do dovzhini nadrizu tovshini zrazka ASTM D256 Cyu micnist virazhayut u kilodzhoulyah na kvadratnij metr kDzh m abo dzhoulyah na metr Dzh m vidpovidno Zrazok pri viprobuvanni odnim kincem vertikalno zatiskayut u leshatah udarnogo kopra Doslidi zrazkiv iz nadrizom na udarnu micnist za Izodom stali standartnim metodom dlya porivnyannya udarnoyi micnosti plastikiv Rezultati cih doslidiv shiroko vikoristovuyutsya yak dovidkovi dlya porivnyannya udarnih v yazkostej materialiv Doslidi zrazkiv iz nadrizom na udarnu micnist za Izodom najkrashe zastosovuvati dlya viznachennya udarnoyi micnosti virobiv sho mayut bagato gostrih kutiv napriklad reber stinok sho peretinayutsya ta inshih koncentratoriv napruzhen Poznachennya ISO vidobrazhayut tip zrazka i tip nadrizu ISO 180 1A oznachaye tip tip zrazka dovzhina 80 mm visota 10 mm i tovshina 4 mm i tip nadrizu ISO 180 1O oznachaye toj zhe zrazok ale zatisnutij u perevernutomu polozhenni vkazuyetsya yak nenadrizanij Zrazki sho vikoristovuyutsya za ASTM mayut ti zh rozmiri toj zhe radius skruglennya v osnovi nadrizu i tu zhe visotu ale vidriznyayutsya dovzhinoyu 63 5 mm i tovshinoyu 3 2 mm Metod viprobuvannya za Sharpi Redaguvati Sut metodu ISO 179 ta ASTM D256 polyagaye u viprobuvanni pri yakomu zrazok sho lezhit na dvoh oporah zaznaye udaru mayatnika prichomu liniya udaru znahoditsya poseredini mizh oporami i bezposeredno navproti nadrizu u vipadku zrazkiv iz nadrizom Povnu robotu kopra vitrachenu na udarne rujnuvannya zrazka viznachayut yak riznicyu mizh jogo pochatkovoyu i kincevoyu pislya udaru potencijnimi energiyami Poznachennya ISO vidobrazhayut tip zrazka j nayavnist nadrizu ISO 179 1C oznachaye zrazok z rozmirami i nadrizom za risunkom navedenim vgori ISO 179 2D oznachaye takij zhe zrazok ale bez nadrizu Osnovnoyu principovoyu vidminnistyu metodiv Sharpi ta Izoda ye sposib vstanovlennya viprobuvanogo zrazka Viprobuvannya za GOST 9454 78 Redaguvati Standart 1 vstanovlyuye 20 tiporozmiriv zrazkiv z koncentratorami napruzhen u viglyadi U chi V podibnogo nadrizu karbu a dlya osoblivo zhorstkih umov viprobuvannya vtomnoyi trishini T na dni V nadrizu Yaksho dlya viprobuvan na udar vikoristovuyutsya nestandartni zrazki to varto poperedno provesti porivnyalni doslidzhennya standartnih i nestandartnih zrazkiv dlya otrimannya masshtabnih koeficiyentiv Viprobuvannya na udarnij zgin provodyat na mayatnikovih koprah Ci kopri za GOST 10708 82 2 povinni zabezpechuvati shvidkist ruhu mayatnika v moment udaru 5 0 5 m s dlya kopriv z nominalnoyu potencialnoyu energiyeyu mayatnika 50 0 5 0 150 15 300 30 Dzh kgs m 4 0 25 m s dlya kopriv z nominalnoyu potencialnoyu energiyeyu mayatnika 25 2 5 15 1 5 4 5 0 75 Dzh kgs m 3 0 25 m s dlya kopriv z nominalnoyu potencialnoyu energiyeyu mayatnika 5 0 0 5 Dzh kgs m Dopuskayetsya zastosovuvati kopri z inshoyu nominalnoyu potencialnoyu energiyeyu mayatnika Pri comu nominalne znachennya potencialnoyi energiyi mayatnika maye buti takim shob znachennya roboti udaru stanovila ne menshe 10 vid nominalnogo znachennya potencialnoyi energiyi mayatnika Pered viprobuvannyam mayatnik pidnimayut na viznachenu visotu h i fiksuyut jogo na rami u polozhenni zaryadka U comu polozhenni mayatnik maye deyakij zapas energiyi U 0 displaystyle U 0 nbsp Yaksho vidpustiti mayatnik vin pislya padinnya pid diyeyu sili vagi zrujnuye vstanovlenij na oporah zrazok Zupinka kopra pislya rujnuvannya zrazka zdijsnyuyetsya galmom koli zletivshi pislya rujnuvannya zrazka mayatnik znovu pochne padati galmo zupinit jogo Mayatnik mayuchi zapas energiyi sho zalishivsya U 0 displaystyle U 0 nbsp mozhe pidnyatisya na visotu h div ris po inshu storonu stijok Yaksho znehtuvati nevelikoyu vtratoyu energiyi na tertya v pidshipnikah to robotu vitrachenu na zlam zrazka mozhna viznachiti z virazu W U 0 U 1 displaystyle W U 0 U 1 nbsp Riznicya energij W U 0 U 1 Q h h displaystyle W U 0 U 1 Q h h nbsp de Q displaystyle Q nbsp vaga mayatnika Udarna v yazkist a W A displaystyle a frac W A nbsp de A plosha oslablenogo peretinu zrazka Stali sho vikoristovuyutsya dlya vigotovlennya detalej yaki pracyuyut pri dinamichnih navantazhennyah povinni mati udarnu v yazkist ne menshu za 5 105 N m m Primitki Redaguvati GOST 9454 78 Metally Metod ispytaniya na udarnyj izgib pri ponizhennoj komnatnoj i povyshennyh temperaturah ros GOST 10708 82 Kopry mayatnikovye Tehnicheskie usloviya ros Div takozh RedaguvatiKrihkist HolodnolamkistLiteratura RedaguvatiOpir materialiv Pidruchnik G S Pisarenko O L Kvitka E S Umanskij Za red G S Pisarenka K Visha shkola 1993 655 s ISBN 5 11 004083 4 Tehnologiya konstrukcijnih materialiv i materialoznavstvo Praktikum Navchalnij posibnik V Popovich A Kondir E Pleshakov ta in Lviv Svit 2009 552 s Opir materialiv Navchalnij posibnik dlya studentiv VNZ Rekomendovano MON Shvab yuk V I K 2009 380 s Posilannya RedaguvatiUdarna v yazkist Terminologichnij slovnik dovidnik z budivnictva ta arhitekturi R A Shmig V M Boyarchuk I M Dobryanskij V M Barabash za zag red R A Shmiga Lviv 2010 S 198 ISBN 978 966 7407 83 4 Otrimano z https uk wikipedia org w index php title Udarna v 27yazkist amp oldid 34540250