Навигация
Некоторые особенности испытаний на сжатие
16464
знака
3
таблицы
9
изображений
3. Некоторые особенности испытаний на сжатие
Для испытаний на сжатие берут образцы в форме кубиков или невысоких цилиндров высотой h≤ 3d, так как при более длинных образцах может произойти их изгиб.
Применение очень коротких образцов также нежелательно, так как развивающиеся по торцам образца силы трения препятствуют его расширению, в результате чего образец принимает бочкообразную форму (рис. 2.17, а, б).
Результаты испытания на сжатие зависят от величины сил трения и поэтому цилиндрические образцы целесообразнее кубических.
Влияние сил трения можно частично ослабить смазкой (например, парафином) торцов образца.
На рис. 2.17, б показан характер разрушения кубика камня при отсутствии смазки, а на рис. 2.17, в — при наличии смазки.
В последнее время для испытания на сжатие начинают применять полые образцы с конической торцевой поверхностью (рис. 2.17, г).
Выбором соответствующей величины угла конусности можно в значительной степени уменьшить влияние сил трения. Этот весьма важный вопрос о влиянии сил трения на прочность образца требует дальнейших экспериментальных и теоретических исследований.
Диаграмма сжатия хрупкого материала аналогична диаграмме его растяжения (см. рис. 2.11). Разрушение происходит при незначительных деформациях. Испытание дает возможность установить предел прочности σв. с и относительную остаточную деформацию при разрушении δ.
Для хрупких материалов предел прочности при сжатии σв. с значительно больше предела прочности при растяжении σв. р. Типичная диаграмма сжатия пластичного материала (малоуглеродистая сталь) показана на рис. 2.18, а. Вначале диаграмма имеет вид, аналогичный диаграмме растяжения. Дальше кривая идет круто вверх из-за увеличения площади сечения образца и упрочнения материала. Разрушения при этом не получается. Образец просто сплющивается (рис. 2.18, б), и опыт приходится прекращать. В результате испытания определяют предел текучести при сжатии. Для пластичных материалов пределы текучести при растяжении и при сжатии практически одинаковы, но площадка текучести при сжатии выявлена значительно меньше, чем при растяжении.
4. Механические свойства пластмасс
В последние годы в конструкциях получают все большее применение новые материалы на основе природных и синтетических полимеров, так называемые пластмассы или пластики.
Пластмассы Представляют собой или чистые смолы, или композицию из смолы и ряда компонентов — наполнителя, пластификатора, стабилизатора, красителя и др.
В зависимости от применяемого наполнителя пластмассы разделяют на композиционные и слоистые. Композиционные в свою очередь разделяют на порошкообразные, волокнистые и с наполнителем в виде крошки.
Наполнители применяют органические и неорганические; они служат для модификации свойств материала, улучшения физико-механических, фрикционных и других свойств материала, а также для снижения его стоимости.
Органическими наполнителями являются древесная мука, целлюлоза, бумага, хлопчатобумажная ткань. В качестве неорганических наполнителей используют асбест, графит, стеклоткань, слюду, кварц и другие материалы.
Наполнители в виде полотнищ (тканых или нетканых) позволяют получать слоистые пластики высокой прочности.
При использовании в качестве наполнителя хлопчатобумажной ткани получают текстолит, стеклоткани — стеклотекстолит, бумаги — гетинакс, асбестовой ткани — асботекстолит, древесного шпона — древеснослоистые пластики (ДСП), песка и щебня — пластобетон.
Особую группу наполнителей составляют армирующие материалы на основе стекловолокна, стекложгута, стекломата, которые могут обеспечить изготовление деталей, по прочности не уступающих стали (табл. 1).
Стеклопластики, полученные на основе полиамидов, поликарбонатов, используют для изготовления брони, не пробиваемой пулями.
Таблица 1
| Стеклонаполнитель | Предел прочности σв, кГ/см2 в ' | Модуль упругости Е, кГ/см2 |
| Стекломат……………………… Стекломат с ромбической структурой Стеклоткань…………………… Параллельные стекловолокна
| 1400-2100 5000-6000 1800-3500 7800-10500 | (8-12)·104 (18-23)·104 (14-21)·104 (23-40)·104 |
Из стеклопластиков изготовляют направляющие лопатки компрессоров, авиационных и ракетных двигателей, что дает возможность снизить вес этих аппаратов.
Стеклопластики сравнительно хорошо сопротивляются действию динамических нагрузок и способны гасить колебания элементов конструкций.
Пластмассы как конструкционные материалы имеют следующие особенности:
1) малый удельный вес (1,2—1,9 Г/см3), что в сочетании с высокой прочностью дает возможность выполнять очень легкие конструкции; у многих пластмасс отношение предела прочности к удельному весу (удельная прочность) значительно выше, чем у сталей (табл. 2).
Таблица 2
| Материал | Удельная прочность, кГ/ммг Г/см* |
| Сталь Ст. 3……………………………………… Сталь ЗОГСА…………………………………… Дюралюминий Д16…………………………….. СВАМ 1:1………………………………………. СВАМ 10 : 1 | 5,7 20,4 17,5 26 48 |
В этой таблице приведены данные о стекловолокнистом анизотроп
ном материале СВАМ с различным соотношением продольных и поперечных стеклянных волокон;
2) диаграммы деформирования пластмасс весьма разнообразны; У стеклопластиков с направленным расположением стеклянных нитей, как например, у СВАМ это прямые почти до разрушения (рис. 2.19, а).
Однако у большинства пластмасс диаграммы ε— σ имеют вид плавной кривой, которую на некотором протяжении от начала координат можно принимать за прямую.
У большинства конструкционных пластмасс удлинение при разрыве не превосходит 3—4%, т. е. значительно ниже, чем у сталей;
3) пластмассы имеют обычно неодинаковые механические характеристики при растяжении и сжатии;
4) пластмассы значительно хуже, чем металлы, сопротивляются переменным и длительным нагрузкам;
5) для характеристик упругих и прочностных свойств пластиков характерен больший разброс, чем у металлов. Это объясняется старением материалов, гигроскопичностью, влиянием температуры, анизотропией свойств, неоднородностью структуры, влиянием технологии изготовления;
6)для пластмасс характерно более значительное по сравнению с металлами проявление масштабного эффекта. Предел прочности деталей из пластмасс существенно уменьшается с увеличением размеров поперечного сечения.
На рис. 2.20 приведены значения масштабного коэффициента εσ, при растяжении для стеклопластиков в зависимости от площади поперечного сечения образца;
7) свойства пластмасс существенно зависят от температуры. На рис. 2.21 приведены графики, показывающие зависимость предела прочности пластмасс от температуры.
Основные группы пластмасс могут работать в интервале температур от -200ºС до +250ºС; с появлением пластмасс на основе кремнийорганических полимеров и фторопластов верхний предел температуры поднялся до +500ºС.
Стеклопласты на основе кремнийорганической смолы не теряют прочности при 250°С, выдерживают нагрев до 2750ºС в течение 2 мин;
8) пластики обладают большой склонностью к ползучести и релаксации даже при нормальных температурах;
9)
10)для пластиков характерна малая жесткость; модуль упругости самых жестких пластиков (стеклопластиков) примерно в 10 раз меньше, чем у сталей. В результате этого детали из пластмасс получают более значительные деформации и перемещения, чем стальные детали;
10) многие пластмассы анизотропны, т. е. имеют в разных направлениях различные свойства. Анизотропия ярко выражена у слоистых пластиков. На рис. 2.19, б и 2.19, в приведены зависимости предела прочности и модуля упругости при растяжении от направления нагружения для СВАМ 1:1.
Анизотропия свойств должна соответствующим образом учитываться при расчетах на прочность.
В табл. 2.5 приведены сведения о механических свойствах основных групп пластмасс. Следует отметить, что механические свойства пластмасс еще далеко не изучены, и предстоит большая работа в этом направлении.
Похожие работы
... повышенных температурах и т.п. При этом они должны сохранять свое функциональное назначение в течение довольно длительного срока службы, быть долговечными и надежными. Знание механических свойств пластмасс и их зависимости от различных эксплуатационных факторов является залогом правильного проектирования изделий из этих уникальных материалов. 2. Проектирование экономически эффективных изделий из ...
... методы основаны на наработке большого количества исходных данных, полученных при испытаниях либо образцов в лабораторных условиях, либо самих изделий. 4. Общие принципы расчета и проектирования изделий из пластмасс Несущая способность изделий ограничивается: 1) предельно допускаемыми нагрузками или напряжениями или 2) предельно допускаемыми деформациями. В связи с этим прочностной ...
... для гитары. Реальнее вceгo найти “музыкальное” дерево нeпocpeдcтвeннo у мастеров, изготовляющих или ремонтирующих инструменты (не обязательно гитары, - в разного рода консерваториях такие мастера обязательно есть). Обработка древесины При изготовлении гитар используются тe жe принципы и инструменты, кaк и при любoй дpyгoй обработки дерева. Поэтому в рамках данной статьи я нe буду подробно ...
... хозяйстве. 8.Как подразделяются латуни по технологическому признаку? 9.Перечислите основные виды бронз. 10.Как влияют легирующие элементы на механические свойства бронз? Раздел VII. НЕМЕТАЛЛИЧЕСКИЕ МАТЕРИАЛЫ Полимерные материалы и изделия. Изучая данный раздел, уясните, что в основе конструкционных материалов из пластических масс лежат полимеры. Свойства этих материалов определяются физико- ...
0 комментариев