ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 03.02.2024
Просмотров: 16
Скачиваний: 1
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
Строительные машины.
Механические свойства. Прочность, упругость, хрупкость. Опесание.
Механические свойства
Механические свойства проявляются, как способность материала сопротивляться всем видам внешних механических воздействий.
По направлению механические свойства можно рассматривать как растяжение и сжатие, изгиб и кручение.
Механические свойства определяют изменение формы, размеров и плотности веществ и материалов при механических воздействиях,
а следовательно, и результат практически любого механического воздействия на вещества и материалы, возникающего при их производстве и эксплуатации.
К основным механическим свойствам веществ и материалов относятся упругость, жесткость, эластичность, пластичность, прочность, хрупкость, вязкость и твердость.
Упругость – свойство материалов самопроизвольно восстанавливать свою форму и объем (твердые вещества) или только объем (жидкости и газы) при прекращении внешних воздействий. Модуль упругости (модуль Юнга) характеризует меру жесткости материалов, т.е. его способность сопротивляться упругому изменению формы и размеров при приложении к нему внешних сил. Модуль упругости Е связывает упругую относительную деформацию ε и одноосное напряжение σ соотношением, выражающим закон Гука:
ε = Ϭ / Е.
Существует прямая зависимость модуля упругости от вида и энергии химических связей, действующих между атомами и молекулами, данного материала. Материалы с высокой энергией межатомных связей характеризуется и большим модулем упругости.
В качестве меры способности материалов или изделии изменять размеры и форму при заданном типе нагрузки используются понятия эластичность и жесткость.
Эластичность – способность материала или изделия претерпевать значительные изменения размеров и формы без разрушения при сравнительно небольшой действующей силе.
Жесткость – способность материала или изделия к меньшему изменению размеров и формы при заданном типе нагрузки: чем больше жесткость, тем меньше изменения.
Пластичность – способность твердых материалов сохранять измененными форму и объем без микроскопических нарушений плотности после снятия механических нагрузок, которые вызвали эти изменения. Пластическая деформация связана с разрывом некоторых межатомных связей и образованием новых.
Пластичность проявляется в деталях конструкций и сооружений, заготовках при обработке давлением (прокатке, штамповке и др.), в пластах земной коры. Пластичность определяет возможность технологических операций обработки материалов давлением. Учет пластичности позволяет определять запасыпрочности, деформируемости и устойчивости, расширяет возможности создания конструкций минимального веса.
Механическая прочностьтвердых веществ – свойство сопротивляться разрушению (разделению на части), а также необратимому изменению формы при механических воздействиях. Прочность твердых веществ обусловлена, в конечном счете, силами взаимодействия между составляющими их структурными единицами (атомами, ионами и др.)
Хрупкость – свойство твердых веществ разрушаться при механических воздействиях без существенных предварительных изменений формы и объема.
Хрупкость материалов следует рассматривать в связи с условиями их использования. Например, достаточно упругий материал – мрамор, хрупко разрушающийся при растяжении, в условиях несимметричного трехосного сжатия ведет себя как пластичный материал.
Вязкость (внутреннее трение) – способность материалов сопротивляться действию внешних сил, вызывающему:
– в твердых веществах – распространение уже имеющейся острой трещины (разрушение);
– в жидкостях и газах – течение.
Внутреннее трение в твердых телах, проявляется, как способность необратимо поглощать энергию, полученную телом в результате внешнего воздействия, например, превращать в теплоту, сообщаемую механическую энергию.
Вязкость жидкостей зависит от химического состава и строения молекул (макромолекул) и возрастает с увеличением молекулярной массы. Возникновение в дисперсных системах или растворах полимеров пространственных структур, образующихся при сцеплении частиц или макромолекул, вызывает резкое повышение вязкости.
Твердость – свойство материалов оказывать сопротивление в поверхностном слое контактному воздействию (вдавливанию или царапанью). Особенность этого свойства заключается в том, что оно реализуется только в небольшом объеме вещества. Твердость – сложное свойство материала, отражающее одновременно его прочность и пластичность.
При оценке механических свойств материалов их различают по группам, характеризующим условия испытаний:
1 – стандартные механические свойства, определяемые стандартными испытаниями стандартных (гладких) образцов вне зависимости от конструктивных особенностей и характера службы изделия;
2 – критерии конструктивной прочности (работоспособности в условиях эксплуатации) материала, определяемые стандартными испытаниями гладких или с острыми трещинами образцов;
3 – критерии конструкционной прочности изделия в целом, определяемые при стендовых, натурных и эксплуатационных испытаниях.
Предел прочности (временное сопротивление) σв– величина напряжения, соответствующего наибольшей нагрузке, приводящей к разрушению образца. Значение предела прочности, зависит от характера и параметров деформации, а также от температуры, давления, наличия химически агрессивной среды. Однако для практики важно, что существует почти постоянное предельное значение напряжения σв, выше которого образец разрушается практически мгновенно.
Величина механических характеристик существенно зависит от таких
внешних и внутренних факторов, как химический состав материала, вид предшествующих воздействий (например, деформация), состояние поверхности, температура, наличие химически агрессивной среды и др. Так, при повышении температуры прочностные характеристики сильно снижаются, и предел текучести при температуре плавления стремится к нулю; чем ниже температура плавления сплава, тем при более низких температурах наступает резкое падение прочности. Понижение температуры обусловливает переход от вязкого разрушения к хрупкому.