Напряжение металла

Причины возникновения напряжения металла

В процессе изготовления и цинкования металла возможно возникновение внутреннего напряжения, которое в дальнейшем может проявляться при раскрое стали в виде различных пластических деформаций. Один из самых широко распространенных видов деформаций – саблевидные полосы, которые могут получаться при раскрое листа стали на полосы (полосы могут иметь форму сабли).

Внутренние напряжения металла в листе компенсируют друг друга. При механическом воздействии (раскрое) возможно высвобождение напряжений и как следствие -возникновение различных деформаций. Для избежания деформаций и улучшения плоскостных характеристик рекомендуется сталь пропускать через правильные машины, которые позволяют свести все негативные последствия к нулю.

Улучшение плоскостных характеристик

Обычная листовая сталь после раскроя рулона в листы может иметь эффект волны. Для улучшения плоскостных характеристик рекомендуется использование правильной машины для снятия напряжения.

Суть процесса снятия напряжения металла:

Как происходит снятие напряжения металла?

В процессе правки сталь проходит через специальные правильные ролики (см. иллюстрацию), которые снимают внутренние напряжения металла и ликвидируют потенциальные деформации при продольной и поперечной резке стали. Качество правки стали прямо прапорционально количеству роликов правильной машины. Хорошим показателем считается наличие одиннадцати правильных роликов. В сервисном металлоцентре УПТК-65 установлена роликоплавильная машина, в которой установлен двадцать один правильный ролик, что определяет самый высокий класс оборудования. При проходе через эти ролики, деформации стали переходят из зоны упругих в зону пластических. Таким образом, снимаются внутренние напряжения стали и выравниваются существующие деформации металла.

МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА МЕТАЛЛОВ: упругость, пластичность, твердость, вязкость

оригинал статьи

О свойствах металлов часто судят только по их твердости, пределу прочности и относительному удлинению.  Исходя  только из этих параметров,  делают  выводы о возможностях металла или сравнивают разные сплавы. На самом деле этой информации абсолютно недостаточно для решения вопроса о пригодности материала для конкретной задачи. Кроме упомянутых параметров применяемость металлов и сплавов определяют а) конструкционная прочность, б) степень проявления неупругих явлений, в) износостойкость,  г) устойчивость к коррозии и многие другие.

На этой странице мы выясним, что именно определяют наиболее распространенные параметры механических свойств и  рассмотрим основные показатели конструкционной прочности. На других страницах  рассмотрены вопросы износостойкости и коррозионной стойкости. 

1. УПРУГИЕ И ПЛАСТИЧЕСКИЕ ДЕФОРМАЦИИ

Механические свойства металлов и сплавов определяются тем, как они воспринимают внешние нагрузки, т.е. сопротивляются деформированию и разрушению. При их деформировании  наблюдается два различных вида деформаций – упругие и пластические, – которые отличаются и внешними проявлениями и внутренними механизмами. Понятно, что свойства, определяющие упругое и пластическое состояние металлов, должны описываться разными характеристиками.

Упругие деформации происходят  за счет изменения межатомных расстояний,  они не изменяют структуру металла, его свойства и являются обратимыми. Обратимость означает, что после снятия нагрузки тело принимает прежние форму и размеры, т.е. остаточная деформация отсутствует.

Пластические деформации возникают за счет образования и движения дислокаций,  они изменяют структуру и свойства металла. После снятия нагрузки деформации остаются, т.е. пластические деформации носят необратимый характер.

2. ПОКАЗАТЕЛИ УПРУГОГО И ПЛАСТИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ

2.1. ПРЕДЕЛЫ ПРОПОРЦИОНАЛЬНОСТИ, УПРУГОСТИ и ТЕКУЧЕСТИ.

Область напряжений, при которых происходит только упругая деформация, ограничена пределом пропорциональности ?_пц. В этой области в каждом зерне имеют место только упругие деформации, а для образца в целом выполняется закон Гука – деформация пропорциональна напряжению (отсюда и название предела).

С повышением напряжения в отдельных зернах возникают микропластические деформации. При таких нагрузках остаточные напряжения незначительные (0.001% — 0.01%).

Напряжение, при котором появляются остаточные деформации в указанных пределах,  называется условным пределом упругости. В его обозначении индекс указывает на величину остаточной деформации (в процентах), для которой произведено определение предела упругости, например ?_0.01.

Напряжение, при котором пластическая деформация имеет место уже во всех зернах называется условным пределом текучести. Чаще всего он определяется при величине остаточной деформации 0.2% и обозначается ?_0.2.

Формально, различие между пределами упругости и текучести связано  с точностью определения «границы» между упругим и пластическим состоянием, что и отражает слово  «условный». Очевидно, что ?_пц <?_0.01 <?_0.2 .  Однако значения этих пределов определяется разными процессами. Поэтому термообработка или обработка давлением по-разному влияют на их величину. Отметим, что

именно предел пропорциональности или упругости определяет степень проявления неупругих свойств и величину предела усталости.

  Отсутствие резкой границы между упругим и пластическим состоянием означает, что в интервале напряжений между ?_пц  и ?_0.2  происходят и упругие и пластические деформации.

Упругое состояние существует до тех пор, пока во всех  зернах металла дислокации неподвижны.

Переход к пластическому состоянию наблюдается в таком интервале нагрузок, при которых движение дислокаций (и, следовательно, пластическая деформация) происходит только в отдельных кристаллических зернах, а в остальных продолжает реализовываться механизм упругой деформации.

Пластическое состояние реализуется, когда движение дислокаций происходит во всех зернах образца.

После перестройки дислокационной структуры (завершения пластической деформации) металл возвращается в упругое состояние, но с измененными упругими свойствами. 

2.2. ХАРАКТЕРИСТИКИ  УПРУГОГО  СОСТОЯНИЯ

      Самые важные параметры упругого состояния – предел упругости  ?_у и модули упругости. 

       Предел упругости   определяет предельно допустимые эксплуатационные нагрузки, при которых металл  испытывает только упругие или  небольшие допустимые упруго-пластические деформации. Очень грубо (и в сторону завышения) границу упругости можно оценить по пределу текучести.

     Модули упругости характеризуют сопротивление материала действию нагрузки в упругом состоянии. Модуль Юнга E определяет сопротивление нормальным напряжениям (растяжение, сжатие и изгиб), а модуль сдвига G — касательным напряжениям (кручение). Чем больше модули упругости, тем круче упругий участок на диаграмме деформации (см. рисунок), тем меньше величина упругих деформаций при равных напряжениях и, следовательно,  больше жесткость конструкции. Упругие деформации не могут быть больше величины ?

у/Е.

     Таким образом, модули упругости определяют предельно допустимые эксплуатационные деформации (с учетом величины предела упругости и жесткость изделий. Модули упругости измеряются в тех же единицах, что и напряжение (МПа или кгс/мм²). 

     Конструкционные материалы должны сочетать  высокие значения предела текучести (выдерживают большие нагрузки) и модулей упругости (обеспечивают большую жесткость). Модуль упругости Е имеет одинаковую величину при сжатии и растяжении. Однако, пределы упругости при сжатии и растяжении могут отличаться. Поэтому при одинаковой жесткости, диапазоны упругости при сжатии и растяжении могут быть различны.

      В упругом состоянии металл не испытывает макропластических деформаций, однако в его отдельных микроскопических объемах могут происходить локальные микропластические деформации. Они являются причиной  так называемых неупругих явлений, существенно влияющих на поведение металлов в упругом состоянии. При статических нагрузках проявляются гистерезис, упругое последействие и релаксация, а при динамических – внутреннее трение.

  Релаксация – самопроизвольное уменьшение напряжений в изделии. Примером её проявления является ослабевание со временем натяжных соединений. Чем меньше релаксация, тем стабильнее действующие напряжения. Кроме этого релаксация приводит  к появлению остаточной деформации после снятия нагрузки. Восприимчивость к этим явлениям характеризует релаксационная стойкость. Она оценивается как относительное изменение напряжения со временем. Чем она больше, тем меньше металл подвержен релаксации.

      Внутреннее трение определяет необратимые потери энергии при переменных нагрузках. Потери энергии характеризуются декрементом затухания или коэффициентом внутреннего трения. Металлы с большим декрементом затухания эффективно гасят звук и вибрации, меньше подвержены резонансу (один из лучших демпфирующих металлов  — серый чугун). Металлы с низким коэффициентом внутреннего трения, наоборот минимально влияют на распространение колебаний (например колокольная бронза).  В зависимости от назначения металл должен иметь высокое внутреннее трение (амортизаторы) или, наоборот, низкое (пружины измерительных приборов). 

        С повышением температуры упругие свойства металлов ухудшаются. Это проявляется в сужении упругой области (за счет уменьшения пределов упругости), усилении неупругих явлений и уменьшении модулей упругости.

Металлы, которые используются для изготовления упругих элементов, изделий со стабильными размерами  должны иметь минимальные проявления неупругих свойств. Это требование лучше выполняется когда предел упругости значительно превышает рабочее напряжение. Кроме этого важно соотношение пределов упругости и текучести. Чем  больше отношение  σ_у / σ_0.2, тем меньше  проявление неупругих свойств. Когда говорят, что металл обладает хорошими упругими свойствами, обычно подразумевается не только  высокий предел упругости, но  и большое значение σ

у / σ_0.2.

2.3. ПРЕДЕЛ  ПРОЧНОСТИ

       При напряжениях, превышающих предел текучести ?_0.2, металл переходит в пластическое состояние. Внешне это проявляется в снижении сопротивления действующей нагрузке и видимым изменением формы и размеров. После снятия нагрузки металл возвращается в упругое состояние, но остается деформированным на величину  остаточных деформаций, которые могут намного превышать предельные упругие деформации. Изменение дислокационной структуры в процессе пластической деформации увеличивает предел текучести металла – происходит его деформационное упрочнение.

     Обычно пластическую деформацию исследуют при  одноосном растяжении образца. При этом определяются временное сопротивление ?_в ,  относительное удлинение после разрыва ? и    относительное сужение после разрыва ?.   Картина растяжения при напряжениях, превышающих предел текучести, сводится к двум вариантам, представленным на рисунке.

       В первом случае (рисунок на вставке) наблюдается равномерное растяжение всего образца — происходит равномерная пластическая деформация, которая завершается разрывом образца при напряжении ?_в. В этом случае ?_в  имеет смысл условного предела прочности при растяжении, а ?  и  ?  определяют максимальную  равномерную пластическую деформацию.

      Во втором случае образец сначала растягивается равномерно, а после достижения напряжения ?_в  образуется местное сужение (шейка) и дальнейшее растяжение, вплоть до разрыва, сосредоточено  в области шейки. В этом случае ?  и ?  являются суммой равномерной и сосредоточенной деформаций (см. рис.).  Поскольку «момент» определения временного сопротивления уже не совпадает с «моментом» разрыва образца, то ?_в определяет не предельную прочность, а условное напряжение, при котором завершается равномерная деформация. Тем не менее, величину ?_В часто называют условным пределом прочности  независимо от наличия или отсутствии шейки.

       В любом случае разница (?_в – ?_0.2)  определяет интервал условных напряжений, в котором происходит равномерная пластическая деформация, а отношение ?_0.2 / ?_В  характеризует степень упрочнения. В отожженном металле ?_0.2/?_В=0.5-0.6. а после деформационного упрочнения (наклепа) оно увеличиватся до 0.9-0.95.

      Слово «условный» применительно к ?_в  означает, что оно меньше «истинного» напряжения S_В действующего в образце. Дело в том, что напряжение  ?   определяется как отношение растягивающей силы к площади начального сечения образца (что удобно), а истинное напряжение S должно определяться по отношению к площади сечения в момент измерения (что сложнее). В процессе пластической деформации происходит  утончение образца и по мере растяжения разница между условным и истинным напряжением увеличивается (особенно после образования шейки).  Если строить диаграмму растяжения для истинных напряжений, то кривая растяжения будет проходить над кривой, нарисованной на рисунке и не будет иметь  ниспадающего участка. 

    Металлы  могут иметь одинаковое значение ?_в, но, если у них разные диаграммы растяжения, разрушение образца будет происходить при разных истинных напряжениях S_В (их истинная прочность будет различной).

   Временное сопротивление ?_В  определяется при нагрузке, действующей в течение десятков секунд, поэтому часто называется пределом кратковременной прочности.

           Пластическое деформирование исследуется также при сжатии, изгибе, кручении, диаграммы деформаций при этом подобны приведенной на рисунке. Но по многим причинам одноосное растяжение в большинстве случаев оказывается более предпочтительным. Наименее трудоёмко определение параметров одноосного растяжения ?_в и ?,  они всегда определяются при массовых заводских испытаниях, а их значения обязательно приводятся во всех справочниках.

     Описание методики испытания металлов на растяжение (и определение всех терминов) приведены в ГОСТ 1497-73. Испытание на сжатие описано в ГОСТ 25.503-97, а на кручение — в ГОСТ3565-80.

2.4. ПЛАСТИЧНОСТЬ  И  ВЯЗКОСТЬ

       Пластичность – это способность металла изменять форму без нарушения целостности (без трещин, надрывов и тем более разрушения). Она проявляется,  когда  упругое деформирование сменяется пластическим, т.е. при напряжениях больших предела текучести ?_в .

     Возможности пластического деформирования характеризует отношение ?_0.2 /?_в. При ?_0.2/?_В = 0.5-0.6 металл допускает большие пластические деформации ( ? и ? составляют десятки процентов). Наоборот, при ?_0.2/?_В =0.95–0.98 металл ведет себя как хрупкий: область пластических деформаций практически отсутствует (? и ? составляют 1-3%).

      Чаще всего пластические свойства оценивают по величине относительного удлинения при разрыве ?. Но эта величина определяется при статическом одноосном растяжении и поэтому не характеризует пластичность при других видах деформаций (изгиб, сжатие, кручение),  больших скоростях деформирования (ковке, прокатке) и высоких температурах. 

      В качестве примера можно привести латуни Л63 и ЛС59-1, у которых практически одинаковые значения ?, но существенно разные пластические свойства. Надрезанный пруток из Л63 в месте разреза сгибается, а из ЛС59-1 обламывается при небольшом усилии. Проволока из Л63 легко расплющивается без образования трещин, а из  ЛС59-1 растрескивается после нескольких ударов. Латунь ЛС59-1 легко поддается горячей прокатке, а Л63 прокатывается только в узком диапазоне температур, за пределами которого заготовка растрескивается.  

          Таким образом,  пластичность зависит от температуры,  скорости и способа деформации. На пластические свойства сильно влияют многие примеси, часто даже в очень малых концентрациях.

     На практике для определения пластичности применяются технологические пробы, в  которых используются такие способы деформирования, которые больше отвечают соответствующим технологическим процессам.

         Распространена оценка пластичности по углу изгиба, количеству перегибов или скручиваний, которые выдерживает полуфабрикат без появления трещин и надрывов.

    Испытание на выдавливание лунки из ленты (аналогия со штамповкой и глубокой вытяжкой)  проводится до появления надрывов и трещин.

       Хорошие пластические свойства важны при технологических процессах обработки  металлов давлением.  При нормальной же эксплуатации металл находится в упругом состоянии и его пластические  свойства не проявляются. Поэтому  ориентироваться на показатели пластичности при нормальной эксплуатации изделий на первый взгляд нет смысла.

      Но если существует вероятность возникновения нагрузок, превышающих предел текучести, то желательно, чтобы материал был пластичен. Хрупкий металл разрушается сразу после превышения некоторого предела, а пластичный материал способен, не разрушаясь, поглотить достаточно избыточной энергии.

        Понятия вязкости и пластичности часто отождествляют, но эти термины характеризуют разные свойства:

        Пластичность — определяет способность деформироваться без разрушения, она оцениваются в линейных, относительных или условных    единицах.

      Вязкость — определяет количество  энергии, поглощаемой  при пластической деформации, она измеряется с использованием единиц энергии  

     Величина энергии, необходимой для разрушения материала, равна площади под кривой деформации на диаграмме «истинное напряжение – истинная деформация». Это означает, что она зависит и от максимально возможной деформации и от прочности металла. Способ определения энергоемкости при пластической деформации описан в ГОСТ 23.218-84.

2.5. ТВЕРДОСТЬ

       Обобщенной характеристикой упруго-пластических свойств является твердость.

     Твердость – это свойство поверхностного слоя  материала сопротивляться внедрению другого, более твердого тела, при его сосредоточенном воздействии на поверхность материала.  «Другое, более твердое тело» — это индентор (стальной шарик, алмазная пирамида или конус), вдавливаемый в испытываемый металл.

      Напряжения, вызванные индентором, определяются его формой и силой вдавливания. В зависимости от величины этих напряжений  в поверхностном слое металла происходят упругие, упруго-пластические или пластические деформации. В первом случае снятие нагрузки не оставляет следа на поверхности. Если напряжение превышает предел упругости металла, то после снятия нагрузки на поверхности остаётся отпечаток. 

      Чем меньше отпечаток, тем выше сопротивление вдавливанию и тем большей считается твердость.  По величине сосредоточенного усилия, ещё не оставляющего отпечатка, можно определить твердость на пределе текучести (ГОСТ 22762-77).

      Численное определение твердости производится по методикам Виккерса, Бринелля и Роквелла.

      В методе Роквелла (ГОСТ 9013-59) твердость измеряется в условных единицах HR, которые отражают степень упругого восстановления отпечатка после снятия нагрузки. Т.е. число твердости по Роквеллу определяет сопротивление упругим или малым пластическим деформациям. В зависимости от вида металла и его твердости используют разные шкалы. Чаще всего используется шкала С и число твердости  HRC.

В единицах HRC часто формулируют требования к  качеству поверхности стальных деталей после термообработки. Твердость HRC в наибольшей степени отражает уровень рабочих характеристик высокопрочных сталей, а с учетом простоты измерений по Роквеллу, очень широко применяется на практике. Подробно о методе Роквелла с описанием различных шкал и твердости разных классов материалов см. http://www.fast-const.ru/articles.php?article_id=2

      Твердость по Виккерсу и Бринеллю  определяется как отношение усилия вдавливания к площади контакта индентора и металла при максимальном внедрении индентора. Т.е. числа твердости HV и HB имеют смысл среднего напряжения на поверхности невосстановленного отпечатка, измеряются в единицах напряжения  (МПа или кгс/мм) и определяют сопротивление  пластическим  деформациям. Основное различие между этими методами связано с формой индентора.

      Применение алмазной пирамиды в методе Виккерса (ГОСТ 2999-75, ГОСТ Р ИСО 6507-1) обеспечивает геометрическое подобие пирамидальных отпечатков при любой нагрузке — соотношение глубины и размера отпечатка при максимальном вдавливании не зависит от приложенного усилия. Это  позволяет достаточно строго сравнивать  твердость разных металлов, в том числе  результаты, полученные при разных нагрузках.

      Шаровые инденторы в методе Бринелля (ГОСТ 9012-59) не обеспечивают геометрического подобия сферических отпечатков. Это приводит к необходимости выбирать величину нагрузки в зависимости от диаметра шарового индентора и вида испытуемого материала по  таблицам рекомендуемых параметров испытаний.    Следствием этого является неоднозначность при сравнении чисел твердости HB для разных материалов.

       Зависимость определяемой твердости от величины приложенной нагрузки (небольшая для метода Виккерса  и очень сильная в методе Бринелля) требует обязательного указания условий испытания при записи числа твердости (см.  ГОСТы), хотя это правило часто не соблюдается.

          Область воздействия индентора на металл сопоставима с размерами отпечатка, т.е. твердость характеризует локальные свойства полуфабриката или изделия. Если поверхностный слой (плакированный или упрочненный) отличается по свойствам от основного металла, то измеряемые значения твердости будут зависеть от  соотношения глубины отпечатка и толщины слоя – т.е. будут зависеть от метода и условий измерения. Результат измерения твердости может относиться или только к поверхностному слою или к основному металлу с учетом его поверхностного слоя.

       При измерении твердости  определяется результирующее сопротивление внедрению индентора в металл без учета отдельных структурных составляющих. Усреднение происходит, если размер отпечатка превосходит размер всех неоднородностей. Твердость отдельных фазовых составляющих (микротвердость) определяется по методу Виккерса (ГОСТ 9450-76) при малых усилиях вдавливания.

      Прямой взаимосвязи между разными шкалами твердости не существует, отсутствуют  и обоснованные методы перевода чисел твердости из одной шкалы в другую. Имеющиеся таблицы, формально связывающие различные шкалы,  построены по данным сравнительных измерений и справедливы только для конкретных категорий металлов. В таких таблицах числа твердости обычно сопоставляются с числами твердости HV. Это связано с тем, что метод Виккерса позволяет определять твердость любых материалов (в других методах диапазон измеряемой твердости ограничен) и обеспечивает геометрическое подобие отпечатков.

Графическая связь между шкалами Роквелла и Виккерса см. http://www.gordonengland.co.uk/hardness/hardness_conversion.gif. 

 для сталей — http://www.grantadesign.com/images/hardness.fe2.gif

То же для цветных сплавов —  http://www.grantadesign.com/images/hardness.al1.gif

Табличная связь между всеми шкалами для сталей есть в  http://www.freetechnicalcharts.com/images/Steel_hardness_conversion_chart.jpg

      Также не существует прямой связи твердости  с пределами текучести или прочности, хотя на практике часто используется соотношение ?_в = k НВ. Значения коэффициента k определяются на основе сравнительных испытаний для конкретных классов металлов и  варьируются от  0.15 до 0.5 в зависимости от вида металла и его состояния (отожженный,  нагартованный и т.д.). 

      Изменения  упругих и пластических свойств с изменением температуры,  после термической обработки, нагартовки и т.д. проявляются в изменении твёрдости. Твердость измеряется быстрее, проще, допускает неразрушающий контроль. Поэтому изменение характеристик металла  после различных видов обработки удобно контролировать именно по изменению твердости. Например, упрочнение, увеличивая ?_0.2 и  ?_0.2 /?_в, увеличивает твердость, а отжиг  её уменьшает.

      В  большинстве случаев твердость определяется при комнатной температуре при воздействии индентора менее минуты. Определяемая при этом твердость называется кратковременной твердостью. При высоких температурах, когда развивается явление ползучести (см. ниже), определяется длительная твердость — реакция металла на длительное воздействие индентора (обычно в течение часа). Длительная твердость всегда меньше кратковременной и это различие растет с увеличением температуры. Например в меди кратковременная и длительная  твердость при 400^оС составляет 35HV и 25HV , а при 700^оС — 9HV и 5HV  соответственно.

    Рассмотренные методы относятся к статическим: индентор внедряется медленно, а максимальная нагрузка действует достаточно долго для завершения процессов пластической деформации (10 – 180с). В динамических (ударных) методах воздействие индентора на металл кратковременно, поэтому и деформационные процессы протекают иначе. Различные варианты динамических методов используются в портативных твердомерах.

     При столкновении с исследуемым материалом энергия индентора (бойка) расходуется на упругую и пластическую деформацию. Чем меньше энергии израсходовано на пластическую деформацию образца, тем выше должна быть его «динамическая» твердость, которая определяет сопротивление материала упруго-пластическому деформированию при ударе. Первичные данные пересчитываются  в числа «статической» твердости (HR, HV, HB), которые и отображаются на приборе. Такой пересчет возможен  только на основе сравнительных измерений для конкретных групп материалов.

    Существуют также оценки твердости по сопротивлению абразивному изнашиванию или резанию, которые лучше отражают соответствующие технологические свойства материалов.

     Из сказанного следует, что твердость не является первичным свойством материала, скорее это обобщенная характеристика, отражающая его упруго-пластические свойства. При этом, выбор метода и условий измерения может преимущественно характеризовать или его упругие или, наоборот, пластические свойства.

Понравилось это:

Нравится Загрузка…

Похожее

Напряжения возникающие в металле при деформации

При пластической деформации в металле возникают напряжения, которые вызываются приложенными силами, неравномерным нагревом или другим внешним воздействием. Эти напряжения, называемые основными, при прекращении такого воздействия, снимаются. Существует девять схем главных напряжений: четыре объемные, три плоские и две линейные. Одна объемная схема характеризует наличие всестороннего растяжения, другая — всестороннего сжатия; две другие — наличие совместного растяжения и сжатия.

В процессах обработки металлов давлением чаще всего встречается схема всестороннего неравномерного сжатия и схемы с наличием двух сжимающих напряжений.

Помимо основных напряжений, в процессе деформации в металле возникают напряжения, связанные с неравномерностью деформации тела. Они могут быть как сжимающими, так и растягивающими. Эти напряжения, названные С. И. Губкиным дополнительными, остаются в теле после прекращения деформации, поскольку они возникают независимо от внешних сил и являются взаимно уравновешенными.

Дополнительные напряжения в процессе деформации суммируются с основными. Результирующие рабочие напряжения определяют условия, в которых проявляются пластические свойства металла.

При прокатке в связи с поперечной деформацией на кромках металла обычно возникают растягивающие напряжения. По этой причине свободные кромки прокатываемого металла больше всего подвержены опасности образования на них нарушений сплошности.

Некоторое представление о величине напряжений на кромках полосы дают результаты исследования, проведенного автором.

Образцы 40X40 мм аустенитной хромоникелевой стали подвергали прокатке на гладких валках стана дуо 400 мм со скоростью 1,0 м/сек по сложным режимам, приведенным в табл. 2. Все образцы нагревали в газовой камерной печи до температуры 1100°, после чего прокатывали в разное число проходов за один, два или три передела с промежуточными подогревами и термообработками. После каждой прокатки образцы осматривали в горячем состоянии. Обнаружили, что на боковых кромках большинства из них возникли трещины.

Виды напряжений

В случае одноосного растяжения возникающие в теле напряжения равны. Сила Р, (рис. 7) приложенная к некоторой площадке F, обычно направлена к ней под некоторым углом. Поэтому в теле возникают нормальные и касательные напряжения.

Образование внутренних напряжений связано в основном с неоднородным распределением деформаций (в том числе и микродеформаций) по объему тела.

Наличие в испытуемом образце механических надрезов,  трещин внутренних дефектов металла приводит к неравномерному распределению напряжений,  создавая у основания надреза пиковую концентрацию нормальных напряжений (нормальные напряжения бывают растягивающими и сжимающими) (см. рис. 7). Действие надрезов,  сделанных в образце,   аналогично конфигурации изделий,  имеющих сквозные отверстия,  резьбу и т.п.,  или влиянию внутренних дефектов металла (неметаллических включений,  графитных выделений в чугуне,  трещин и др.),   нарушающих его цельность. Поэтому всевозможные надрезы,  отверстия,  галтели и другие источники концентрации напряжений называют концентраторами напряжений.

Напряжения вызываются различными причинами. Различают временные,  обусловленные действием внешней нагрузки и исчезающие после ее снятия,  и внутренние остаточные напряжения, возникающие и уравновешивающиеся в пределах тела без действия внешней нагрузки.

Внутренние напряжения наиболее часто возникают в процессе быстрого нагрева или охлаждения металла вследствие неодинакового расширения (сжатия) поверхностных и внутренних слоев. Эти напряжения называют тепловыми.

Кроме того,  напряжения возникают в процессе кристаллизации,  при неравномерной деформации,  при термической обработке вследствие структурных превращений по объему и т.д.,  эти напряжения называют фазовыми или структурными.

Внутренние напряжения классифицируют на:

Напряжения 1 рода (или зональные), называемые также макронапряжениями,  они уравновешиваются в объеме всего тела,   возникают главным образом в результате технологических процессов,  которым подвергают деталь в процессе ее изготовления.

Напряжения 2 рода уравновешиваются в объеме зерна (кристаллита) или нескольких блоков (субзерен),  их называют иначе микронапряжениями. Чаще всего они возникают в процессе фазовых превращений и деформации металла,  когда разные кристаллиты и блоки внутри них оказываются в различном упругонапряженном состоянии.

Напряжения 3 рода,  локализующиеся в объемах кристаллической ячейки,  представляют собой статические искажения решетки,  т. е. смещения атомов на доли ангстрема из узлов кристаллической решетки.

Упругая и пластическая деформация

Упругой называют деформацию,   влияние которой на форму,  структуру и свойства тела полностью устраняется после прекращения действия внешних сил. Упругая деформация не вызывает заметных остаточных изменений в структуре и свойствах металла; под действием приложенной нагрузки происходит незначительное,  полностью обратимое смещение атомов,  или поворот блоков кристалла. После снятия нагрузки смещенные атомы вследствие действия сил притяжения или отталкивания возвращаются в исходное равновесное состояние,  и кристаллы приобретают первоначальную форму и размеры.

При достижении касательными напряжениями предела или порога упругости деформация становится необратимой. При снятии нагрузки устраняется лишь упругая составляющая деформации. Часть же деформации,  которую называют пластической,  остается.

Пластическая деформация в кристаллах может осуществляется скольжением и двойникованием. Скольжение — смещение отдельных частей кристалла — одной части относительно другой происходит под действием касательных напряжений,  когда эти напряжения в плоскости и в направлении скольжения достигают определенной критической величины.

Схема упругой и пластической деформаций металла с кубической структурой, подвергнутого действию напряжений сдвига,   показана на рис.9..

Скольжение в кристаллической решетки протекает по плоскостям и направлениям с наиболее плотной упаковкой атомов,  где сопротивление сдвигу (τ ) наименьшее. Это объясняется тем,  что расстояние между соседними атомными плоскостями наибольшее,   т.е. связь между ними наименьшая.

Чем больше в металле возможных плоскостей и направлений скольжения,  тем выше его способность к пластической деформации.

Пластическая деформация металлов с плотноупакованными решетками К12 и Г12,  кроме скольжения,  может осуществляться двойникованием,  которое сводится к переориентировке части кристалла в положение,   симметричное по отношению к первой части относительно плоскости,  называемой плоскостью двойникования (рис. 8). Двойникование, подобно скольжению, сопровождается прохождением дислокации сквозь кристалл.

Механические свойства — напряжения и деформации

Анализ напряжений и деформаций

Глава 7 Анализ напряжений и деформаций 7.1 Введение осевая нагрузка = P / A скручивающая нагрузка в круглом валу = изгибающий момент T / I p и поперечная сила в балке = M y / I = V Q / I b в этой главе мы

Дополнительная информация

Стресс-деформационные отношения

Взаимосвязь напряжений и деформаций Испытания на растяжение Одним из основных ингредиентов в изучении механики деформируемых тел являются резистивные свойства материалов.Эти свойства относятся к напряжениям

Дополнительная информация

Блок 6 Плоское напряжение и Плоское деформирование

Блок 6 Плоское напряжение и Показания плоской деформации: T & G 8, 9, 10, 11, 12, 14, 15, 16 Пол А. Лагас, доктор философии Профессор аэронавтики, космонавтики и инженерных систем Существует множество структурных конфигураций

Дополнительная информация

МЕХАНИКА МАТЕРИАЛОВ

T dition CHTR MCHNICS OF MTRIS Ferdinand.Пиво. Рассел Джонстон-младший. Джон Т. ДеВольф. Примечания к лекциям: Дж. Уолт Олер, Техасский технический университет. Осевое напряжение и деформация. — Содержание. Напряжение и деформация: осевое нагружение.

. Дополнительная информация

ПРАКТИЧЕСКИЕ ИСПЫТАНИЯ НА РАСТЯЖЕНИЕ

ПРАКТИЧЕСКИЕ ИСПЫТАНИЯ НА РАСТЯЖЕНИЕ MTK 2B — Наука о материалах Ц эпо Мпуцое 215024596 Резюме Материалы обладают разными свойствами, от механических до химических. Особый интерес к

Дополнительная информация

Скаляры, векторы и тензоры

Скаляры, векторы и тензоры Скаляр — это физическая величина, которая представлена ​​размерным числом в определенной точке пространства и времени.Примеры — гидростатическое давление и температура. Вектор

Дополнительная информация

Решение для домашнего задания №1

Решение домашнего задания № 1 Глава 2: Вопросы с несколькими вариантами ответов (2.5, 2.6, 2.8, 2.11) 2.5 Какие из следующих типов облигаций классифицируются как первичные (более одной)? (а) ковалентная связь, (б) водород

Дополнительная информация

ОБЪЯСНЕНИЕ СОВМЕСТНЫХ ДИАГРАММ

ОБЪЯСНЕНИЕ СХЕМ СОЕДИНЕНИЙ Когда болтовые соединения подвергаются внешним растягивающим нагрузкам, какие силы и упругая деформация действительно существуют? Большинство инженеров в производстве крепежа

Дополнительная информация

3 Теория упругопластичности при малых деформациях 3.1 Анализ напряжений и деформаций 3.1.1 Инварианты напряжений Рассмотрим тензор напряжений Коши σ. Характеристическое уравнение σ: σ 3 I 1 σ + I 2 σ I 3 δ = 0,

Дополнительная информация

Состояние стресса в точке

Состояние напряжения в точке Эйнштейна. Обозначение Эйнштейна. Основная идея системы обозначений Эйнштейна состоит в том, что ковектор и вектор могут образовывать скаляр: обычно это записывается в виде явной суммы: согласно этому соглашению,

Дополнительная информация

Законы напряжения-деформации материалов

5 Законы «Напряжение-деформация» материалов 5 Лекция 5: ЗАКОНЫ О НАПРЯЖЕНИИ-НАПРЯЖЕНИИ МАТРИАЛОВ СОДЕРЖАНИЕ Стр. 5.Введение ………………… 5 3 5.2 Учредительные предложения …………….. 5 3 5.2. Поведение материала

Дополнительная информация

ПОДХОД STRAIN-LIFE (e -N)

ПОДХОД ЦИКЛИЧЕСКОЙ ДЕФОРМАЦИИ И ДЕФОРМАЦИИ (e -N) ИСПЫТАНИЕ НА МОНОТОННОЕ НАПРЯЖЕНИЕ И МЕТОДЫ ИСПЫТАНИЙ НА ДЕФОРМАЦИОННО-ДЕФОРМАЦИОННОЕ ПОВЕДЕНИЕ К

Дополнительная информация

РЕЗЮМЕ ЛЕКЦИИ 30 сентября 2009 г.

РЕЗЮМЕ ЛЕКЦИИ 30 сентября 2009 г. Ключевые темы лекции Кристаллические структуры в связи с системами скольжения. Решенное напряжение сдвига с использованием стереографической проекции для определения плоскостей скольжения активной системы скольжения

Дополнительная информация

Основы теории упругости

G22.3033-002: Темы компьютерной графики: Лекция № 7 Геометрическое моделирование Основы теории упругости Нью-Йоркского университета Лекция № 7: 20 октября 2003 г. Лектор: Денис Зорин Скрайб: Адриан Секорд, Йотам Гинголд

Дополнительная информация

Концепции стресса и напряжения

ГЛАВА 6 МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА МЕТАЛЛОВ РЕШЕНИЕ ПРОБЛЕМ Представления о напряжении и деформации 6.4 Цилиндрический образец из титанового сплава с модулем упругости 107 ГПа (15.5 10 6 фунтов на кв. Дюйм) и оригинальный

Дополнительная информация

Векторное или перекрестное произведение

Приложение Vector или ross Product 1 Приложение Vector или ross Мы видели в приложении, что скалярное произведение двух векторов является скалярной величиной, которая является максимальной, когда два вектора параллельны, и равна нулю

Дополнительная информация

ES240 Механика твердого тела, осень 2007 г. Поле напряжений и баланс импульса.Снова представьте себе трехмерное тело. В момент времени t материальная частица (x, y,

S40 Механика твердого тела Падение 007 Поле напряжений и баланс импульса. Снова представьте себе трехмерное тело. В момент времени t материальная частица ,,) находится в состоянии напряжения ij ,,, силы на единицу объема b b ,,,.

Дополнительная информация

Напряжения в балке (основные темы)

Глава 5 Напряжения в балке (основные темы) 5.1 Введение Балка: нагрузки, действующие поперек продольной оси, нагрузки создают поперечные силы и изгибающие моменты, напряжения и деформации из-за V и

Дополнительная информация

Единая лекция №4 Векторы

Объединенная лекция осени 2005 г. №4 «Векторы» Эти заметки были написаны Ж. Перайром как обзор векторов для Dynamics 16.07. Они были адаптированы для Unified Engineering Р. Радовицким. Ссылки [1] Feynmann,

Дополнительная информация

Зачем измерять напряжение на месте?

С.Дерек Мартин Университет Альберты, Эдмонтон, Канада Зачем измерять стресс на месте? Для инженерного анализа требуются граничные условия. Одно из наиболее важных граничных условий для анализа подземных

. Дополнительная информация

σ y (ε f, σ f) (ε f

Типичные кривые напряжение-деформация для мягкой стали и алюминиевого сплава по результатам испытаний на растяжение LL (1 + ε) A = — A uu 0 1 E l Излом мягкой стали u (ε f, f) (ε f, f) ε 0 ε 0.2 = 0,002 излом алюминиевого сплава

Дополнительная информация

Мартенсит в сталях

Материаловедение и металлургия http://www.msm.cam.ac.uk/phase-trans/2002/martensite.html Х. К. Д. Х. Бхадешия Мартенсит в сталях Название «мартенсит» происходит в честь немецкого ученого Мартенса. Было использовано

Дополнительная информация

СВОЙСТВА МАТЕРИАЛОВ

1 СВОЙСТВА МАТЕРИАЛОВ 1.1 СВОЙСТВА МАТЕРИАЛОВ Различные материалы обладают разными свойствами в разной степени и, следовательно, ведут себя по-разному в данных условиях. Эти объекты

Дополнительная информация

Преобразования плоского напряжения

6 Преобразования напряжения в плоскости ASEN 311 — Конструкции ASEN 311 Лекция 6 Слайд 1 Плоское напряженное состояние ASEN 311 — Конструкции Напомним, что в теле в плоском напряжении общее трехмерное напряженное состояние с 9 компонентами

Дополнительная информация

8.2 Энергия упругой деформации

Раздел 8. 8. Энергия упругой деформации Энергия деформации, запасенная в упругом материале при деформации, рассчитывается ниже для ряда различных геометрических форм и условий нагружения. Эти выражения для

Дополнительная информация

Рисунок 1.1 Вектор A и вектор F

ГЛАВА I ВЕКТОРНЫЕ КОЛИЧЕСТВА Величины — это все, что можно измерить и указать цифрами.Величины в физике делятся на два типа; скалярные и векторные величины. Скалярные величины имеют

Дополнительная информация

Испытание стали на растяжение

C 265 Лаборатория № 2: Испытание стали на растяжение См. Типичный формат отчета на веб-сайте, включая: TITL PAG, ABSTRACT, TABL OF CONTNTS, LIST OF TABL, LIST OF FIGURS 1.0 — INTRODUCTION См. Общий формат лабораторного отчета

Дополнительная информация

Поровое давление.Обычное пространство

Лаборатория механики разломов Шкала порового давления Снижает нормальное напряжение, перемещает круг напряжений влево Не меняет сдвиг Не влияет на девиаторное напряжение Этот пример: разрушение будет вызвано трещинами растяжения

Дополнительная информация

Глава 18 Статическое равновесие

Глава 8 Статическое равновесие 8. Введение Статическое равновесие … 8. Закон рычага … Пример 8.Закон рычага … 4 8.3 Обобщенный закон рычага … 5 8.4 Рабочие примеры … 7 Пример 8. Подвешенный стержень … 7 Пример

Дополнительная информация

Лаборатория испытаний на растяжение

Лаборатория испытаний на растяжение Стефан Фавилла 0723668 ME 354 AC Дата представления лабораторного отчета: 11 февраля 2010 г. Дата лабораторных испытаний: 28 января 2010 г. 1 Краткое содержание Испытания на растяжение являются фундаментальными

Дополнительная информация

HW 10.= 3,3 ГПа (483000 фунтов на кв. Дюйм)

HW 10 Задача 15.1 Модуль упругости и предел прочности полиметилметакрилата при комнатной температуре [20 C (68 F)]. Сравните их с соответствующими значениями в таблице 15.1. Рисунок 15.3 является точным;

Дополнительная информация .

Прочность металлов и сплавов (ICSMA 7)

перейти к содержанию

• О Эльзевире
  • О нас
  • Elsevier Connect
  • Карьера
• Продукты и решения
  • Решения НИОКР
  • Клинические решения
  • Исследовательские платформы
  • Исследовательский интеллект
  • Образование
  • Все решения
• Сервисы
  • Авторы
  • Редакторы
  • Рецензенты

.

Модуль упругости Юнга для металлов и сплавов

Эластичность материала удобно выражать с помощью отношения напряжения к деформации, параметра, также называемого модулем упругости при растяжении или модулем Юнга материала — обычно с символом — E .

• Модуль Юнга можно использовать для прогнозирования удлинения или сжатия объекта.

Модуль упругости для некоторых распространенных металлов при различных температурах в соответствии с ASME B31.1-1995:

• 1 фунт / дюйм (фунт / дюйм ² ) = 1 фунт / дюйм (фунт / дюйм ² ) = 144 фунт / кв. Дюйм (фунт _фут / фут ² ) = 6 894,8 Па ( Н / м ² ) = 6,895×10 ^-3 Н / мм ²
• T ( ^o C) = 5/9 [T ( ^o F) — 32]

Для полного стола с более высокими температурами — поверните экран!

52 27,1 26,5 9014 C, C, C, C, 13,7 Сплавы

Модуль упругости Юнга — E — (10 6 psi)
Металл	Температура ( o C)
	-200	-129	-73	21	93	149	204	260	316	371	427	482	538	593	649
	Температура ( o F)
	-325	-200	-100	70	200	300	400	500	600	700	800	900	1000	1100	1200
Чугун
Серый чугун				13 .4	13,2	12,9	12,6	12,2	11,7	11,0	10,2
Сталь																	Углеродистая сталь	30,2	29,5	28,8	28,3	27,7	27,3	26,7	25,5	24,2	22,4	20.4	18,0
Углеродистая сталь C => 0,3%	31,2	30,6	30,0	29,3	28,6	28,1	27,5		22,2	20,2	17,9	15,4
Углерод-молибденовые стали	31,1	30,5	29,9	29,2	28.5	28,0	27,4	27,0	26,4	25,3	23,9	22,2	20,1	17,8	15,3
	15,3
90 — 9 Ni	28,5	27,8	27,1	26,7	26,1	25,7	25,2	24,6	23,0
31 Cr / 2 стали
1 Cr / 2 стали6	31,0	30,4	29,7	29,0	28,5	27,9	27,5	26,9	26,3	25,5	24,8			24,8		900 21,9 стали Cr 2 1/4% — 3%	32,6	32,0	31,4	30,6	29,8	29,4	28,8	28,3	27,7	27.1	26,3	25,6	24,6	23,7	22,5
Cr-Mo стали Cr 5% — 9%	32,9	32,3	31,7		30,9 90,19	29,0	28,6	28,0	27,3	26,1	24,7	22,7	20,4	18,2
Хромистые стали Cr 12%, 17%, 27% 31.	2	30,7	30,1	29,2	28,5	27,9	27,3	26,7	26,1	25,6	24,7	23,2			23,2	TP304, 310, 316, 321, 347)	30,3	29,7	29,1	28,3	27,6	27,0	26,5	25,8	25.3	24,8	24,1	23,5	22,8	22,1	21,2
Медь и медные сплавы
Сравн. и этилированной Sn-бронзы (C83600, C92200)	14,8	14,6	14,4	14,0	13,7	13,4	13,2	12,9	12,5							900 латунь Si & Al бронза (C46400, C65500, C95200, C95400)	15.9	15,6	15,4	15,0	14,6	14,4	14,1	13,8	13,4	12,8
		16,0	15,6	15,4	15,0	14,7	14,2
Медно-красный латунь Al-14200612200, C10200, C10200, C )	18.0	17,7	17,5	17,0	16,6	16,3	16,0	15,6	15,1	14,5
				9005 N04400)	27,8	27,3	26,8	26,0	25,4	25,0	24,7	24,3	24,1	23.7	23,1	22,6	22,1	21,7	21,2
Титан
Нелегированный титан марок 1, 2, 3 и 7		9014,5				9014,5	14,0	13,3	12,6	11,9	11,2
Алюминий и алюминиевые сплавы
Сплавы 443, 1060, 1100, 30063, 3009 904, 601	10,8	10,5	10,0	9,6	9,2	8,7

• 900b19 1 фунт / кв.дюйм м 2 (Па)
• T ( ^o C) = 5/9 [T ( ^o F) — 32]

Примечание! Вы можете использовать конвертер единиц давления для переключения между единицами модуля упругости.

.

Модуль Юнга — предел текучести и растяжения для обычных материалов

Модуль упругости — или модуль Юнга alt. Модуль упругости — это мера жесткости упругого материала. Он используется для описания упругих свойств таких объектов, как проволока, стержни или колонны, когда они растягиваются или сжимаются.

Модуль упругости при растяжении определяется как

«отношение напряжения (силы на единицу площади) вдоль оси к деформации (отношение деформации к начальной длине) вдоль этой оси»

Его можно использовать для прогнозирования удлинения или сжатие объекта до тех пор, пока напряжение меньше предела текучести материала.Подробнее об определениях под таблицей.

9002 4 170 9 0018 502

АБС-пластик	1,4 — 3,1	40
A53 Стандартная сварная и бесшовная стальная труба — марка A		331	207
A53 Бесшовная и сварная стандартная сталь Труба — класс B		414	241
A106 Бесшовная труба из углеродистой стали — класс A		400	248
A106 Бесшовная труба из углеродистой стали A106 — класс B		483	345
Бесшовная труба из углеродистой стали A106 — класс C		483	276
Стальная труба A252 свайная — сорт 1		345	207
Стальная труба A252 свай — сорт 2		414	241
Стальная труба A252 для укладки свай — класс 3		455	310
A501 Конструкционные трубы из углеродистой стали горячей штамповки — класс A		400	248
A501 Конструкционные трубы из горячеформованной углеродистой стали — класс B		483	345
A523 Стальные трубопроводы для кабельных цепей — класс A		331	207
A523 Стальные трубопроводы для кабельных цепей — класс B		414	241
A618 Горячеформованные высокопрочные низколегированные конструкции НКТ — класс Ia и Ib		483	345
A618 Горячеформованные высокопрочные низколегированные конструкционные трубы — класс II		414	345
A618 Горячие формованные высокопрочные Конструкционные трубы из низколегированных материалов — класс III		448	345
Линейная труба API 5L	310 — 1145	175 — 1048
Ацетали	2.8	65
Акрил	3,2	70
Алюминий бронза	120
Алюминий	69	110	95
Алюминиевые сплавы	70
Сурьма	78
Арамид	70-112
Бериллий (Be)	287
Бериллий Медь	124
Висмут	32
Кость компактная	18	170 (компрессионная)
Кость губчатая	76
Бор	9002 4	3100
Латунь	102-125	250
Латунь, морская	100
Бронза	96-120
CAB	0.8
Кадмий	32
Пластик, армированный углеродным волокном	150
Углеродная нанотрубка, одностенная	1000
Чугун 4.5 % C, ASTM A-48		170
Целлюлоза, хлопок, древесная масса и регенерированная		80-240
Ацетат целлюлозы, формованный		12-58
Ацетат целлюлозы, лист		30-52
Нитрат целлюлозы, целлулоид		50
Хлорированный полиэфир	1.1	39
Хлорированный ПВХ (ХПВХ)	2,9
Хром	248
Кобальт	207
Бетон 17
Бетон, высокая прочность (сжатие)	30	40 (сжатие)
Медь	117	220	70
Алмаз (C)	1220
Древесина пихты Дугласа	13	50 (сжатие)
Эпоксидные смолы	3-2	26-85
Древесноволокнистая плита средней плотности	4
Льноволокно	58
Стекло	50-90	50 (сжатие)
Матрица из армированного стекловолокном полиэстера	17
Золото	74
Гранит	52
Графен	1000
Серый чугун	130
Конопляное волокно	35
Инконель	214
Иридий	517
Железо	210
Свинец	13.8
Магний металлический (Mg)	45
Марганец	159
Мрамор		15
МДФ — средней плотности ДВП	4
Ртуть
Молибден (Mo)	329
Монель Металл	179
Никель
Никель-серебро	128
Никелевая сталь	200
Ниобий (колумбий)	103
Нейлон-6	2-4	45-90	45
Нейлон-66		60-80
Дуб (вдоль волокон)	11
Осмий (Os)	550
Фенольные литые смолы		33-59
Формовочные смеси фенолформальдегидные		45-52
Фосфорная бронза	116
Сосновая древесина (вдоль волокон)	9	40
Платина	147
Плутоний	97
Полиакрилонитрил, волокна		200
Полибензоксазол	3.5
Поликарбонаты	2,6	52-62
Полиэтилен HDPE (высокая плотность)	0,8	15
Полиэтилентерефталат, ПЭТ	2 — 2,7	55
Полиамид	2,5	85
Полиизопрен, твердая резина		39
Полиметилметакрилат (ПММА)	2.4 — 3,4
Полиимидные ароматические углеводороды	3,1	68
Полипропилен, PP	1,5 — 2	28 — 36
Полистирол, PS	3 — 3,5	30-100
Полиэтилен, LDPE (низкая плотность)	0,11 — 0,45
Политетрафторэтилен (PTFE)	0,4
Жидкий полиуретановый литой		10-20
Полиуретановый эластомер		29-55
Поливинилхлорид (ПВХ)	2.4 — 4,1
Калий
Родий	290
Резина, небольшая деформация	0,01 — 0,1
Сапфир	435
Селен	58
Кремний	130-185
Карбид кремния	450		3440
Серебро	72
Натрий
Сталь, высокопрочный сплав ASTM A-514		760	690
Сталь нержавеющая AISI 302	180	860
Сталь, конструкционная ASTM-A36	200	400	250
Тантал	186
Торий	59
Олово	47
Титан
Титановый сплав	105-120	900	730
Зубная эмаль	83
Вольфрам ( Вт)	400 — 410
Карбид вольфрама (WC)	450 — 650
Уран	170
Ванадий	131
Кованый Иро n	190-210
Дерево
Цинк	83

• 1 Па (Н / м ² ) = 1×10 ^-6 Н / мм ² = 1.4504×10 ^-4 psi
• 1 МПа = 10 ⁶ Па (Н / м ² ) = 0,145×10 ³ psi (фунт _f / дюйм ² ) = 0,145 тыс. фунтов на квадратный дюйм
• 1 ГПа = 10 ⁹ Н / м ² = 10 ⁶ Н / см ² = 10 ^{3 2 Н / мм} 0,145×10 ⁶ фунтов на квадратный дюйм (фунт _на / дюйм ² )
• 1 МПа = 10 ⁶ фунтов на квадратный дюйм = 10 ³ тысяч фунтов на квадратный дюйм
  
47 фунтов на квадратный дюйм 1 2 ) = 0.001 тыс. Фунтов / кв. Дюйм = 144 фунта на кв. Дюйм (фунт _на / фут ² ) = 6 894,8 Па (Н / м ² ) = 6,895×10 ^-3 Н / мм ²

Примечание! — этот онлайн-преобразователь давления может использоваться для преобразования единиц модуля упругости при растяжении.

Деформация — ε

Деформация — это «деформация твердого тела из-за напряжения» — изменение размера, деленное на исходное значение размера — и может быть выражено как

ε = dL / L (1)

где

ε = деформация (м / м, дюйм / дюйм)

дл = удлинение или сжатие (смещение) объекта (м , дюйм)

L = длина объекта (м, дюйм)

Напряжение — σ

Напряжение — это сила на единицу площади и может быть выражена как

σ = F / A (2)

где

σ = напряжение (Н / м ² , фунт / дюйм ² , psi)

F = приложенная сила (Н, фунт)

A = площадь напряжения объекта (м ² , в ² )

• растягивающее напряжение — напряжение, которое стремится к растяжение или удлинение материала — действует нормально по отношению к напряженной области
• сжимаемое напряжение — напряжение, которое имеет тенденцию сжимать или укорачивать материал — действует нормально по отношению к напряженной области
• напряжение сдвига — напряжение, которое имеет тенденцию к сдвигу материала — действует в плоскости напряженной области под прямым углом к ​​сжимаемому или растягивающему напряжению

Модуль Юнга — Модуль упругости при растяжении, Модуль упругости — E

Модуль Юнга может быть выражен как

E = напряжение / деформация

= σ / ε

= (F / A) / (dL / L) (3)

, где

E = Модуль упругости Юнга (Па, Н / м ² , фунт / дюйм ² , фунт / кв. Дюйм)

• , названный в честь XVIII века Английский врач и физик Томас Янг

Эластичность

Эластичность — это свойство объекта или материала, указывающее, как он восстановит его первоначальную форму после искажения.

Пружина — это пример упругого объекта: при растяжении она создает восстанавливающую силу, которая стремится вернуть его к исходной длине. Эта восстанавливающая сила в целом пропорциональна растяжению, описанному законом Гука.

Закон Гука

Чтобы растянуть пружину вдвое дальше, требуется примерно вдвое больше силы. Эта линейная зависимость смещения от силы растяжения называется законом Гука и может быть выражена как

F _s = -k dL (4)

, где

F _s = усилие в пружине (Н)

k = жесткость пружины (Н / м)

dL = удлинение пружины (м)

Обратите внимание, что также может применяться закон Гука к материалам, испытывающим трехмерное напряжение (трехосное нагружение).

Предел текучести — σ _y

Предел текучести определяется в инженерии как величина напряжения (предел текучести), которому может подвергаться материал перед переходом от упругой деформации к пластической деформации.

• Предел текучести — материал постоянно деформируется

Предел текучести для низко- или среднеуглеродистой стали представляет собой напряжение, при котором происходит заметное увеличение деформации без увеличения нагрузки. В других сталях и цветных металлах этого явления не наблюдается.

Предел прочности на разрыв — σ _u

Предел прочности на разрыв — UTS — материала — это предельное напряжение, при котором материал фактически разрывается с внезапным высвобождением накопленной упругой энергии.

.