Mechanická zkouška

Tyto mechanické zkoušky jsou pokusy, jejichž cílem je charakterizovat zákony chování z materiálů ( mechaniky kontinua ). Konstitutivní zákon stanoví vztah mezi napětími (tlak = síla / povrch) a napětími ( bezrozměrné prodloužení jednotky ). Deformace by neměla být zaměňována s posunem nebo expanzí.

Deformace dílu však závisí na geometrii dílu a způsobu, jakým na něj působí vnější síly. Je proto nutné standardizovat zkoušky. Tyto standardy tedy platí:

tvar zkušebního kusu, jehož materiál se zkouší, označuje se jako standardní zkušební kus ;
jak jsou síly vyvíjeny na zkušební těleso, tomu se říká standardizovaný test .

Tvrdost

Typologie

Minerály: Mohsova stupnice .
Kovy: tvrdost podle Vickerse (HV), tvrdost podle Brinella (HB) a tvrdost podle Rockwella (HR).
Elastomer, plast, kůže, dřevo: tvrdost Shore .

Viz také Tažnost .

Standardy

Mezinárodní (ISO) a evropský (CEN)
- EN ISO 2039-2: Plasty - Stanovení tvrdosti - Část 2: Tvrdost podle Rockwella.
- EN ISO 6506-1: Kovové materiály: Zkouška tvrdosti podle Brinella - Část 1: Zkušební metoda.
- EN ISO 6507-1: Kovové materiály - Zkouška tvrdosti podle Vickerse - Část 1: Zkušební metoda.
- EN ISO 6508-1: Kovové materiály: Zkouška tvrdosti podle Rockwella - Část 1: Zkušební metoda (stupnice A, B, C, D, E, F, G, H, K, N, T).
americký
- ASTM E10: Standardní metoda pro Brinellovu tvrdost kovových materiálů .
- ASTM E18: Standardní metody pro tvrdost Rockwell a povrchovou tvrdost Rockwell kovových materiálů .
- ASTM E140: Standardní převodní tabulky tvrdosti pro kov .

Jednoosá trakce

Zásada

Zkušební kus je držen ve dvou bodech (svorkou nebo háčkem), které jsou spojeny s lany. Zkušební kus se potom protahuje konstantní rychlostí a nezbytná tahová síla se zaznamenává jako funkce prodloužení. Tyto testy umožňují nakreslit takzvanou trakční křivku, ze které lze odvodit následující charakteristiky:

elastické deformace jako funkce použité síly, z nichž jeden může vyvodit, znát rozměry zkušebního kusu, na Youngův modul ;
konvenční mez pružnosti často známý R e nebo mez pružnosti mez kluzu 0,2%, R e0.2 ;
plastické deformace ;
pevnost v tahu nebo napětí při přetržení se často označují jako R m , což je maximální napětí dosažené během zkoušek. Viz pevnost v tahu ;
prodloužení při přetržení poznamenat, A a vyjádřená v%, což odpovídá deformaci užitečného pásma dosažené během přestávky;
zúžení při přetržení označován Z a vyjádřená v%, což odpovídá snížení oblasti deformace umístění oblasti ( zužovací ) při přetržení.

Moderní variantou zkoušek tahem, která se v Německu objevila v roce 2013, je použití odstředivé síly na sestavu pro generování tahového napětí. Když se mezní hodnota pevnosti v tahu (vyjádřená v MPa nebo N) sestavy nebo vazby rovná aplikované odstředivé síle, vygeneruje se jejich prasknutí a zaznamená se mez porušení. Výhoda spočívá v provádění testů baterie na několika vzorcích vystavených během testu přesně stejnému namáhání.

V závislosti na materiálu, teplotě a rychlosti deformace může mít křivka různé tvary:

Tahová křivka tvárného materiálu vykazující útlum:
R napětí,
F síla,
Rm maximální napětí před zlomením,
Re zdánlivá mez pružnosti,
e relativní prodloužení, obvykle je uvedeno . $\ epsilon$
Konvenční test. Pokud není možné určit zdánlivou mez pružnosti, je definována konvenční mez Rp0.2, odpovídající relativnímu prodloužení e = 0,2%.

Nominální nebo zjevné vlastnosti

Výtěžek : . ${\ displaystyle R _ {\ rm {e}} = {\ frac {F _ {\ rm {e}}} {S_ {0}}}}$
Pevnost v tahu . ${\ displaystyle R _ {\ rm {m}} = {\ frac {F _ {\ rm {m}}} {S_ {0}}}}$
Protažení při přetržení : . ${\ displaystyle A \% = 100 \ cdot {\ frac {L _ {\ rm {f}} - L _ {\ rm {o}}} {L _ {\ rm {o}}}}}$

V tomto výrazu, a jsou v tomto pořadí počáteční a konečné délky po rozbití. ${\ displaystyle L _ {\ rm {o}}}$ ${\ displaystyle L _ {\ rm {f}}}$

Na krk při přestávce . ${\ displaystyle Z \% = 100 \ cdot {\ frac {S _ {\ rm {o}} - S _ {\ rm {f}}} {S _ {\ rm {o}}}}}$

V tomto výrazu, a jsou v tomto pořadí počáteční a koncové úseky po rozbití. ${\ displaystyle S _ {\ rm {o}}}$ ${\ displaystyle S _ {\ rm {f}}}$

Youngův modul pružnosti , zastoupená sklon křivky v lineární části: . ${\ displaystyle E = {\ frac {\ rm {d \ sigma}} {\ rm {d \ epsilon}}}}$
Poissonův poměr : ${\ displaystyle \ nu = {\ frac {\ vlevo (d _ {\ rm {o}} - d \ vpravo) / d _ {\ rm {o}}} {\ vlevo (LL _ {\ rm {o} } \ right) / L _ {\ rm {o}}}}}$

kde a jsou příslušné počáteční a načtené průměry a počáteční a načtené délky. je definován v elastické doméně. ${\ displaystyle d _ {\ rm {o}}}$ $d$ ${\ displaystyle L _ {\ rm {o}}}$ $L$ $\nahý$

Výše uvedené hodnoty se nazývají zjevné nebo konvenční (v angličtině technické napětí a technické napětí ), protože odkazují na počáteční část zkušebního kusu. Rovněž se vypočítají takzvané skutečné nebo racionální hodnoty ( skutečné přetvoření a skutečné napětí ) na základě úseků skutečně naměřených při uvažovaném prodloužení. Z těchto skutečných hodnot je zakreslena takzvaná racionální trakční křivka. Tato křivka zdůrazňuje fenomén kalení .

Standardy

Francouzština ( AFNOR )
- NF B51-010: Dřevo - zkouška tahem kolmo na vlákna.
- NF B51-017: Dřevo - Tah rovnoběžný s vlákny - Stanovení pevnosti v tahu v tahu rovnoběžně se zrnem malých bezchybných vzorků.
- NF B51-018: Dřevo - Trakce rovnoběžná s vlákny - Stanovení modulu pružnosti v trakci rovnoběžně se zrnem malých bezchybných vzorků.
Evropané ( CEN )
- EN 10002-1: Kovové materiály - Zkouška tahem - Část 1: Zkušební metoda při teplotě okolí (nahrazena normou EN ISO 6892-1).
- EN 10002-5: Kovové materiály - Zkouška tahem - Část 5: Zkušební metoda při zvýšené teplotě.
Mezinárodní ( ISO )
- ISO 6892-1: Kovové materiály - Zkouška tahem při pokojové teplotě.
- ISO 10618: Uhlíková vlákna - Stanovení tahových vlastností na pryskyřicí impregnovaných přízích.
- ISO 527-1: Plasty - Stanovení tahových vlastností.
Americký ( ASTM )
- ASTM E8: Standardní zkušební metody pro zkoušení tahem kovových materiálů (existuje metrická verze normy ASTM E8M).
- ASTM E21: Standardní metody zkoušek tahem kovového materiálu při zvýšené teplotě .
- ASTM D143: Standardní zkušební metody pro malé čiré vzorky dřeva .

Jednoosá komprese

Zkušební kus se umístí mezi dvě desky. Zkouška spočívá v častém stlačení tohoto zkušebního kusu za účelem studia mezní síly. Pokud je materiál tvárný, k této chybě nedojde.

V případě hornin je zkouška standardizována pro hodnocení vlastností horninových materiálů v případě horninových struktur, pro dodávku riprapových materiálů nebo pro využití usazenin zrnitého materiálu. Vzorky štíhlosti „2“ jsou vystaveny svislému stlačení působením rostoucí síly na vzorek. Zkušební vzorky jsou válcové.

Standardy

Francouzština ( AFNOR )
- NF B51-007: Zkouška dřevem - axiální kompresí.
Americký ( ASTM )
- ASTM D143: Standardní zkušební metody pro malé čiré vzorky dřeva .
- ASTM E9: Standardní zkušební metody tlakového zkoušení kovových materiálů při pokojové teplotě
Mezinárodní ( ISO )
- ISO 604: Plasty - Stanovení tlakových vlastností

Horká izostatická komprese

Horké izostatické lisování spočívá v konsolidaci materiálů pod kombinovaným účinkem vysokých teplot a vysokých tlaků. Tento proces zlepšuje mechanické vlastnosti kovové součásti (odolnost proti nárazu, odolnost proti únavě, tažnost).

Stříhat

Zkouška smykem spočívá v aplikaci dvou protichůdných sil na zkušební těleso v rovině průřezu.

Podle definice je systém vystaven smyku, když převládající napětí jsou způsobena smykovou silou.

Ohnutí

Zkouška ohybem je aplikace síly na paprsek k měření meze pevnosti materiálu. Existují dva typy ohýbání: tříbodový ohyb a čtyřbodový ohyb.

Pevnost v ohybu materiálu, zejména ve formě paprsku , lze měřit strojem při různých typech zatížení. Měření napětí a napětí se provádí z tenzometrů a zobrazují se na měřicí lavici.

Kroucení

Zkouška kroucením spočívá v namáhání nosníku dvěma páry opačných momentů působících v rovinách rovnoběžných s osou nosníku.

Odolnost

Zkouška nárazem je doplňkem zkoušky tahem. To zahrnuje rozbití vrubovaného vzorku jednou ranou, aby se změřila energie potřebná k provedení této ruptury. Tato zkouška se provádí na kyvadlovém pístu (příklad: Charpyho kyvadlo ).

Typologie

Standardy

americký
- ASTM E23: Standardní zkušební metody pro zkoušky nárazem kovových materiálů s vrubovou tyčí .
Evropané:
- EN 10045-1: Kovové materiály - Zkouška rázovým ohybem na vzorku Charpy - Část 1: Zkušební metoda.
- EN 10045-2: Kovové materiály - Zkouška rázovým ohybem na vzorku Charpy - Část 2: Ověření zkušebního stroje (kyvadla).

Unavený

Únavové zkoušky spočívá v tom, aby část s zatížení střídavý variabilní (průměr z aplikovaných napětí je nula) nebo opakované (průměr z aplikovaných napětí není nula). Pokusí se co nejlépe reprodukovat provozní podmínky místnosti.

Selhání únavy je primárně spojeno s celkovým počtem aplikací zátěže a ne s dobou servisu nebo stáří součásti. Selhání únavou nedává před rozbitím žádné předchozí známky, a proto může experimentátora velmi často překvapit.

Odsazení

Zkouška vtlačením spočívá v aplikaci zatížení za stanovených podmínek na povrch materiálu pomocí vtlačovače nebo vtlačovače. Po zkoušce, u materiálu, který se zdeformoval, je pozorováno prohloubení, které lze měřit. Podmínky testu: geometrie indentoru, síla, doba trvání, charakteristika testu.

Podívejte se také

Bibliografie

Jean Perdijon, Matériaux sous surveillance , Cachan, Editions Lavoisier, 2021.

Související články

Reference

(in) U. Beck , „ Kvantitativní zkouška adheze optických povlaků pomocí shlukování odstředivé technologie “ , Surface and Coatings Technology , sv. 205, dodatek 2,25. července 2011, S182 - S186 ( číst online )
Standard NF P 94-420: „Horniny - Stanovení jednoosé pevnosti v tlaku“, 12-2000
„ Wikigeotech: Jednoosá komprese hornin “ , na webových stránkách Wikigeotech,18. června 2014(zpřístupněno 18. června 2014 )
Ala ZOUAGHI, Studie izostatického zhutňování nerezové oceli 316L za tepla: Numerické modelování v mezoskopickém měřítku a experimentální charakterizace. „Doktorská škola č. 364: Fundamental and Applied Sciences-ParisTech,28. ledna 2013( číst online )
Daniel Chateigner, „ Odolnost materiálů “, Fyzikální měření IUT, University of Caen Basse-Normandie, Laboratoř CRISMAT-ENSICAEN ,16. května 2012
„ Mechanické vlastnosti biomateriálů používaných v odontologii “, Digital University of Francophone Odontological Sciences ,1 st 06. 2010
„ Kurz materiálové odolnosti “ , na http://www.technologuepro.com/ , 2012-2013