Зміст

Вступ

Розділ 1. Теоретичні аспекти механічних властивостей і випробування довговічності матеріалів

1.1 Конструкційна міцність матеріалів і способи її підвищення

1.2 Класифікація і методи визначення механічних властивостей

1.3 Механічні властивості, які визначають при динамічному навантаженні

Розділ 2. Практичне використовування випробувань механічних властивостей

2.1 Випробування механічних властивостей

2.2 Динамічні випробування

2.3 Трибологічне випробування

Висновки

Список використаних джерел

Вступ

Дана робота за своєю цілеспрямованістю призначена для студентів машинобудівельних спеціальностей, які навчаються за напрямком «Інженерна механіка».

Актуальність теми роботи має особливості, що пояснює її направленість. Відомо, що виробництво продукції машинобудування в різних галузях (верстатобудування, будівельні машини, транспорт та інші) є одним із найбільш металоемних. Величезну кількість металопродукції споживає цивільне, транспортне та промислове будівництво.

В зв'язку із зростанням інтенсивності навантажень на машини та обладнання, підвищення етажності будівель, зростанням швидкісних характеристик, транспортних засобів значно підвищуються вимоги до показників надійності металевих конструкцій та окремих деталей. Саме правильний вибір матеріалу деталі, технології її механічної та термічної обробки забезпечує надійну роботу всієї конструкції.

В процесі створення конструкції в цілому і окремих її частин інженер-фахівець повинен провести аналіз умов експлуатації конструкції, визначити діючі навантаження і розраховувати напружений стан елементів. На базі міцносних розрахунків визначитись із особливостями конструкції та технологією виготовлення. Помилки на цих етапах, призводять до підвищеного рівня діючих напруг, що в свою чергу, сприяє виникненню і подальшому розповсюдженню мікро - та макротріщин, а також руйнуванню, тобто суттєво впливають на надійність конструкцій.

Особливо великий вплив на конструкційну міцність мають конструктивно-технологічні і експлуатаційні фактори при дії повторно-змінних навантажень, які в реальних неоднорідних конструкціях "провокують" утворення тріщин від втомленості. Виходячи зі сказаного, розрізняють теоретичну і технічну конструкційну міцність.

Показники надійності в цілому визначаються фізико-механічними властивостями конструкційних матеріалів як металічних, так і неметалічних. Фізико-механічні властивості визначають характер і величину деформування, зношування, вібраційну і корозійну стійкість і т.ін.

Визначення механічних властивостей починається ще на стадії виробництва металів і сплавів для забезпечення їх якісних показників. Коли споживач підбирає матеріал для виготовлення тих чи інших конструкцій, то головним критерієм виявляється саме рівень механічних характеристик з урахуванням умов експлуатації цих конструкцій. Значний вплив на механічні характеристики матеріалів здійснюється при виготовлені продукціїі під час їх експлуатації (температура, тиск, агресивність середовища і т. ін.). Тому необхідно проводити періодичний контроль механічних властивостей з метою виявлення небезпечних ділянок конструкції або окремої деталі, а також для оцінки залишкового ресурсу їх роботоздатності. Різноманітність умов експлуатації потребує великої кількості механічних випробовувань, але при цьому можливо виділити такі основні класифікаційні ознаки:

1) характер навантаження (розтягування, стискання, згин, циклічне навантаження та ін.);

2) швидкість навантаження (статичні або динамічні);

3) термін процесу випробувань в часі (короткочасні, тривалі).

Розділ 1. Теоретичні аспекти механічних властивостей і випробування довговічності матеріалів

1.1 Конструкційна міцність матеріалів і способи її підвищення

Конструкційна міцність матеріалів - це складна комплексна характеристика, яка вміщує в собі фізико-механічні властивості матеріалів, а також показники надійності і довговічності робити їх в реальній конструкції. Забезпечується висока надійність оптимальним сполученням показників міцності, пластичності і ударної в'язкості. Конструкційна міцність матеріалів суттєво нижче міцності матеріалів зразків при лабораторних вимірюваннях. Це пояснюється головним чином геометричними формами конструкцій, для яких характерними є різкі переходи від одного перетину до другого, присутністю отворів і інших елементів, які викликають концентрацію напруг. До цього ж якість поверхні реальних деталей відрізняється від якості поверхні лабораторних зразків. Також суттєво впливає на показники міцності реальних деталей технологія їх виготовлення і, насамперед процеси зварювання, при яких крім порушення однорідності матеріалу виникають зварювальні термічні напруги.

Теоретичне значення міцності - це опір деформації і руйнуванню, який створює ідеальний бездефектний матеріал згідно з фізичними розрахунками з урахуванням сил міжатомної взаємодії. Такі значення наведеш вище по результатам експериментів.

До технічних характеристик міцності відносять:

- тимчасовий опір (межа міцності) -

;

- межа текучості -

, або умовна межа текучості -

;

- межа пружності -

, або умовна межа пружності -

;

- межа витривалості -

Критеріями пластичності є відносне видовження - δ, відносне звуження ψ і ударна в'язкість, яка характеризує питому роботу руйнування при динамічному навантаженні.

Найбільш важливою характеристикою пластичності являється відносне звуження – ψ, яке визначає здатність матеріалу до локальних пластичних деформацій. Чим більша ця величина, тим менша імовірність утворення тріщин.

Разом з тим вище названий перелік показників міцності і пластичності не завжди дозволяє прогнозувати поведінку реальної конструкції або деталі. Особливо це проявляється при використанні високоміцних матеріалів, для яких характерною є підвищена крихкість. В зв'язку з цим важливо враховувати також показники опору матеріалу крихкому руйнуванню:

- в'язкість руйнування, яка характеризує роботу розвитку тріщини;

- поріг холодноламкості Т₅₀, який визначає запас в'язкості і імовірність переходу матеріалу в крихкий стан;

Основні механізми підвищення конструкційної міцності направлені на створення дрібнозернистої структури з розвинутою внутрішньою субструктурою. Не менш важливими є методи направлені на "заліковування" субмікроскопічних тріщин, що зменшує концентрацію напруг в локальних зонах. Такими механізмами являються:

- деформаційне зміцнення (наклеп);

- твердорозчинне зміцнення (легування);

- зернограничне зміцнення (подрібнення зерен при модифікуванні, легуванні, термообробці);

- дисперсне зміцнення, при якому відбувається виділення всередині зерен твердого розчину високодисперсних рівномірно-розподілених частинок зміцнюючи фаз (наприклад, гартування і старіння).

Перечисленні методи зміцнення забезпечують найкраще сполучення міцносних і пластичних характеристик з низькою температурою в'язко-крихкого переходу (поріг холодноламкості). На цих методах базуються основні сучасні технологічні процеси термічної, хіміко-термічної, термомеханічної обробки, легування, модифікування і т. ін.

1.2 Класифікація і методи визначення механічних властивостей

3) характер навантаження (розтягування, стискання, згин, циклічне навантаження та ін.);

4) швидкість навантаження (статичні або динамічні);

3) термін процесу випробувань в часі (короткочасні, тривалі).

В результаті механічних випробувань матеріалів визначають наступні характеристики: пружність, міцність, пластичність, твердість, втомленість, тріщиностійкість, холодноламкість.

Механічні властивості, які визначають при статичному навантаженні

Статичними вважають випробування, при яких навантаження на випробуємий зразок зростає повільно і плавно. Найбільш поширеними є випробування на розтягування, які дозволяють отримати достатню інформацію про такі важливі механічні характеристики матеріалу, як пружність, текучість, міцність. Для випробувань використовують стандартні циліндричні або плоскі зразки, по результатами деформування яких будують діаграму розтягування в координатах „навантаження -абсолютне видовження" або „напруги - відносні деформації". На діаграмі розтягування можливо виділити три характерних області (див. рис.1.1, крива 2):

Випробування механічних властивостей і випробування довговічності матеріалів (стр. 1 из 7)

Вступ

Розділ 1. Теоретичні аспекти механічних властивостей і випробування довговічності матеріалів

1.1 Конструкційна міцність матеріалів і способи її підвищення

1.2 Класифікація і методи визначення механічних властивостей