|
Механічні випробування  Механі́чні випро́бування (англ. mechanical testing) — випробування, що проводяться для експериментального визначення кількісних та (чи) якісних механічних характеристик об'єкта випробувань або дослідження його напружено-деформованого стану[1]. Загальні поняттяМеханічні випробування матеріалів необхідні для отримання характеристик їх механічних властивостей, які можна було б використовувати не тільки при розрахунках на міцність деталей машин і споруд, але і при оцінці якості продукції виробників конструкційних матеріалів. Для оцінки напруженого стану допустимим є застосування тих же гіпотез про будову і властивості матеріалів, які робляться у дисципліні «Опір матеріалів». Так як умови роботи конструкційних матеріалів є різними, створені відповідно різноманітні види і методи випробувань. При механічних випробуваннях переважно усі спостереження і розрахунки напруженого стану здійснюють у макроскопічних об'ємах. Як виняток, в окремих випадках вдаються і до спостережень у мікрооб'ємах. При всіх видах механічних випробувань відтворюють за можливості на зразках такі ж зовнішні впливи, яких матеріал зазнає в реальних умовах експлуатації. Характеристики механічних властивостей, що отримують при цьому, переважно, не є абсолютними оскільки у значній мірі залежать від умов проведення випробувань. Це викликає необхідність уніфікації методів механічних випробувань з метою отримання порівнянних даних. Уніфікація методів випробувань реалізується й удосконалюється на рівні державних стандартів та міжнародних рекомендацій. Класифікація механічних випробуваньМеханічні випробування розрізняються за способом навантаження зразків і характером його зміни в часі. За способом навантаженняВикористовують два способи навантаження зразка:
Перший спосіб використовується практично у всіх різновидах статичних випробувань. Найпоширеніші приклади застосування другого способу навантаження — випробування на повзучість і тривалу міцність. За характером зміни навантаження у часіЗа характером зміни в часі навантаження механічні випробування поділяють на статичні, динамічні, циклічні і технологічні. Статичне випробування — випробування об'єкта статичним навантажуванням[2] і відрізняється плавною, відносно повільною зміною навантаження зразка і малою швидкістю його деформації, а також такою малою величиною прискорення рухомих частин випробної машини, що силами інерції, які виникають в них можна знехтувати. Під час статичних випробувань можна методом простої статичної рівноваги з достатньою точністю визначати зусилля і деформації, величину роботи при деформуванні у будь-який момент дослідження а також тривалу міцність. Найважливішими є такі різновиди статичних випробувань, що відрізняються схемою прикладення навантажень до зразка (тобто схемою напруженого стану): одновісне розтягування[3][4], одновісне стискування, згинання[5][6], кручення[7], розтягування і згинання зразків з надрізом і тріщиною (плоскі та об'ємні види напруженого стану). Динамічні випробування — випробування об'єкта динамічним навантажуванням[2] і характеризуються прикладенням до зразка навантажень з різкою зміною їх величини і великою швидкістю деформації. Динамічне навантаження переважно створюють ударом вільно падаючої важкої маси (випробування на удар). У результаті в окремих частинах зразка і випробувальної машини виникають значні сили інерції. Тому для вимірювання зусиль метод статичної рівноваги тут використовувати не можна. У результаті динамічних випробувань визначають величину повної або питомої роботи динамічної деформації, а також величину залишкової деформації зразка (абсолютної або відносної). Даних про величину напружень і деформацій у процесі цих випробувань, як правило, не одержують, хоча у принципі це можливо. Динамічні випробування найчастіше проводять за схемою згину. До динамічних випробувань відносяться також випробування на лінійні сталі прискорення, дію вібрацій (вібраційні випробування) та акустичного шуму. Циклічні випробування — випробування об'єкта циклічним навантажуванням[2]. Такі випробування, зазвичай, є тривалими (від декількох до сотень годин). За наслідками циклічних випробувань визначають число циклів до руйнування при різних значеннях напружень, а зрештою — границю витривалості — те граничне напруження, яке зразок витримує без руйнування протягом певного числа циклів навантаження. При випробуваннях на втому використовують різні схеми прикладення навантажень до зразка: згинання, розтягування — стискування, кручення[8]. В умовах циклічних навантажень за схемами триточкового згину або в умовах згасаючих крутильних коливань проводять динамічний механічний аналіз (ДМА) матеріалів у процесі їх старіння з метою визначення зміни у часі комплексного динамічного модуля[9].  Технологічні випробування — випробування, що провадяться під час виготовлення продукції з метою оцінення її технологічності[2] і проводять для оцінки поведінки матеріалу при обробленні тиском (випробування на згинання[5], перегин, видавлювання). Крім розглянутих, розрізняють ще дві специфічні групи випробувань. Перша з них — це випробування на твердість — короткочасні випробування об'єкта навантажуванням, що утворює місцеві контактні напруження[2], які провадяться з метою визначення характеристик твердості, у яких оцінюють різні характеристики опору проникненню твердішого тіла (індентора) у поверхневий шар зразка. Більшість різновидів випробувань на твердість мають статичний характер. Друга група — випробування на повзучість і тривалу міцність — тривалі випробування дією на об'єкт сталого напруження за сталої температури, що провадяться з метою визначення характеристик опору повзучості та границі тривалої міцності[2]. Їх, зазвичай, проводять при підвищених температурах для оцінки характеристик жароміцності. Зразки протягом усього випробування знаходяться під постійним навантаженням. При випробуванні на повзучість вимірюють величину деформації у функції від часу при різних напруженнях на зразку, а в результаті випробувань на тривалу міцність оцінюють час до руйнування під дією різних напружень. Приведена класифікація демонструє, що методи проведення випробувань є досить різноманітними. До того ж вони можуть проводитись при різних температурах, в різних середовищах, після різних видів термооброблення тощо. Це є закономірним, оскільки віддзеркалює різноманітність умов експлуатації та обробки матеріалів, які намагаються моделювати в умовах випробувань. Обов'язкові види механічних випробувань1) на статичне розтягування — для посудин усіх груп; 2) на статичний вигин або сплющування — для посудин усіх груп; 3) на ударний вигин — для посудин, призначених для роботи при тискові більше 5 МПа (50 кгс/см2) або температурі вище 450°С, і посудин, виготовлених із сталей, схильних до підгартовування при зварюванні; 4) на ударний вигин — для посудин 1, 2, 3-ї груп, призначених для роботи при температурі нижче мінус 20 °С. Випробування на ударний вигин зварних з'єднань проводиться для посудин та їх елементів з товщиною стінки 12 мм і більше при температурі 20 °С. Із кожного контрольного стикового зварного з'єднання повинні бути вирізані: 1) два зразки для випробування на статичне розтягування; 2) два зразки для випробування на статичний вигин або сплющування; 3) три зразки для випробування на ударний вигин. Випробування на статичний вигин контрольних стиків трубчатих елементів посудин з умовним проходом труб менше 100 мм і товщиною стінки менше 12 мм можуть бути замінені випробуванням на сплющування. Механічні випробування зварних з'єднань повинні виконуватись відповідно до вимог державних стандартів. Тимчасовий опір розриву металу зварних швів при 20 °С повинен відповідати значенням, встановленим в НД на основний метал. Випробування зварних з'єднань на ударний вигин проводиться на зразках з надрізом по осі шва з боку його розкриття, якщо місце надрізу спеціально не обговорено в технічних умовах, на виготовлення або в інструкції по зварюванню і контролю зварних з'єднань. Випробування на ударний вигин проводиться на зразках KCU або KCV за вимогою стандарту або ТУ на виготовлення виробу. Див. такожПримітки
Джерела
|
Portal di Ensiklopedia Dunia
