|
خصيصههاي مكانيكي و
عملكرد مواد
نمونههاي مواد مهندسي در معرض تستهاي مكانيكي گستردهاي قرار ميگيرند
تا آنكه قدرت، ثابتهاي ارتجاعي و ديگر خصيصههاي مواد بهمراه عملكرد
آنها تحت شرايط كاربري مختلف و محيطهاي گوناگون مشخص و اندازهگيري
شود. نتايج چنين آزمايشاتي براي مقاصد زير مورد استفاده قرار مي گيرند:
1) طراحي مهندسي (بطور مثال، تئوريهاي شكست بر اساس قدرت و استحكام و
2) كنترل كيفيت چه از طريق توليد كننده مواد به منظور كنترل فرآيند
توليد و چه بوسيله كاربران نهايي براي اطمينان از مشخصات عرضه شده
مواد...
از
آنجائيكه نياز به مقايسه خصيصههاي اندازهگيري شده و عملكرد آنها بر
مبناي معمول آن ميباشد، كاربران و توليد كنندگان مواد، از روشهاي تست
استاندارد شده نظير روش ارتقا يافته بوسيله جامعه تست مواد آمريكا
(ASTM) يا سازمان بين المللي استانداردهاي جهاني (ISO) استفاده
ميكنند. اين دو موسسه تشكيل دهنده بخشي از سازمانهاي بسياري زيادي
ميباشند كه در زمينه وضع استانداردهاي مطلوب در جهان فعاليت
مينمايند. اين استانداردها روشهايي كه بر اساس آنها نمونهها آماده و
تست ميشوند را بيان داشته و همچنين چگونگي آناليز و گزارش نتايج تست
را نيز عرضه ميدارند. استانداردهايي نيز وجود دارند كه تعريف كننده
اسلوبها، روشهاي نامگذاري، طرحهاي دستهبندي و طبقهبندي نمونهها
ميباشند...
بخشهاي زير شامل اطلاعاتي در خصوص تستهاي مكانيكي، بطور كل، و تستهاي
كشش، سختي، پيچيدگي و ضربه، بطور خاص، ميباشند.
تست مكانيكي
تستهاي مكانيكي (برخلاف تستهاي فيزيكي، الكتريكي و ديگر انواع تست)
معمولا تغييرشكل يا شكستگي نمونههاي مواد (كه بنام گونههاي تست يا
قطعات تست نيز خوانده ميشود) را در بر دارد...
طراحي نمونه تست يك موضوع ساده و پيش پا افتاده محسوب نميشود. با اين
وجود، سادهترين گونههاي تست بصورت صاف و بيدندانه ميباشند.
هندسههاي پيچيدهتري را ميتوان براي بوجودآوري شرايط مشابه با اجزاي
واقعي مهندسي بكار گرفت...
ماشينهاي آزمايش جديد در دوسته، طبقه بندي ميشوند : الکترومکانيکي
(اغلب شامل پيچهاي قدرت ميباشند) و سيستم هيدروليک کمکي (جريان
پرفشار هيدروليک در سيلندرهاي هيدروليک)...
آزمايش کشش
آزمايش کشش معمولاً براي تعيين خواص استاتيکي (در واقع شبه استاتيکي)
مواد، استفاده ميشود...
مواد ديگر، منحنيهاي تنش – کرنش متفاوتي از مواد استيل – کربني
نشان ميدهند گرچه داراي رفتار غير خطي آشکاري ميباشند. علاوه براين
منحني تنش – کرنش براي اغلب مواد تر و شکننده همچون آهن ريخته گري شده،
استيل پرکربن کاملاً سخت شده، مس سخت شده، بيشتر خطي بوده و در مقايسه
با مواد نرم، رفتار غير خطي کمتري از خود نشان ميدهند...
سختي
در
حوزه مباحث مهندسي، سختي تحت عنوان مقاومت مواد در برابر نفوذ تعريف
ميشود. روشهايي که مربوط به شناسائي و تعيين سختي مواد هستند، به
سه گروه اوليه دسته بندي ميشوند :...
معمولاً در تستهاي خراش فلزات، به صورت مستمر خراش هائي بر روي مواد
سخت ايجاد ميشود. در علم کاني شناسي ( معدن شناسي )، مقياس سختي موهس
(Mohs) همانگونه که در شکل 5-5 نشان داده ميشود، مورد استفاده قرار
ميگيرد. الماس که سخت ترين ماده است داراي مقدار 10 از اين مقياس
ميباشد...
تست تعيين سختي ويكرز ( سختي هرم الماس )
در
اين تست، روشهاي کلي تست برينل (Brinell) به صورت مشابه تکرار
ميشود. گرچه در اين روش از هرم چهارگوش الماس به جاي گلوله براي ايجاد
تشابه هندسي و صرفنظر از اعمال بار استفاده ميشود...
تست سختي راك ول ( Rockwell)
تست سختي راك ول آزمايشي است که در آمريکا از مقبوليت بالايي برخوردار
است. در اين تست، عمق نفوذ اندازه گيري ميشود و سختي بصورت عکس عمق
نفوذ تعريف ميشود...
همبستگيها و تبادلات الاستيک / پلاستيک
تغيير شکلهايي که توسط ابزار برش در تست تعيين سختي ايجاد ميشوند
ميتوانند با پارامترهاي استحکام کشش نهايي و بار اعمالي در تست کشش،
وابسته باشند...
پيچش (Torsion)
تست پيچش يکي ديگر از تستهاي بنيادي براي بدست آوردن رابطه تنش –
کرنش فلزات است. به دليل اينکه تنش و کرنش برشي مستقيماً از تست پيچش
بدست ميآيند، نسبت تنش و کرنش کششي در تست کشش، متخصصان
تست پيچش را به تست کشش ( تنش ) ترجيح
ميدهند...
ضربه
خواص استاتيکي مواد و رفتار مکانيکي وابسته به اين خواص، تابع
فاکتورهاي زيادي همچون فرآيند حرارتي است. همچنين از جمله فاکتورهاي
طراحي ميتوان به تمرکز تنش اشاره کرد...
همچنين رفتار مواد وابسته به نرخ بارگذاري بر روي آنها ميباشد. مواد
پليمري و فلزاتي که داراي رفتارهاي تأخيري ميباشند، بسيار به نرخ
بارگذاري حساس ميباشند...
بعنوان مثال استحکام تسليم فولاد کم کربن با افزايش سرعت کرنش، افزايش
پيدا ميکند...
روابط پلاستيسيته
پلاستيسيته ميتواند به صورت تغيير شکل غيرقابل برگشت تحت اعمال نيرو
تعريف شود به صورتي که قانون هوک ( رابطه خطي ميان تنش – کرنش ) قابل
کاربرد نيست. از منحنيهاي زير تنشهاي حقيقي دو برابر کرنشهاي
حقيقي رسم شده اند که تغيير شکل پلاستيک را بازگو ميکنند...
|
