مقالات فنی مهندسی با فرمت DOC صفحات 46
بررسی رفتار الاستیکی و بیشتر پلاستیکی مواد به کمک نمودار تنش – تغییر بعد نسبی انجام می گیرد. برای به دست آوردن چنین نمودارهایی بیشتر از آزمایش کشش استفاده می شود.
آزمایش کشش از معمولترین و ساده ترین آزمایشهاست که به کمک آن نه فقط میتوان درباره رفتار الاستیکی و پلاستیکی مواد مختلف پیشگویی کرد، بلکه میتوان تعداد زیادی از خواص مکانیکی مواد از قبیل انعطاف پذیری ، مقاومت کششی، حد الاستیکی، مدو الاستیکی، حد تسلیم و استحکام شکست که برای کاربرد صنعتی مواد حائز اهمیت هستند را تعیین کرد.
در این آزمایش نمونه تهیه شده از جسم مورد نظر را روی یکی از انواع دستگاههای آزمایش کشش تحت تاثیر نیروی کشش، که با سرعت یکنواختی تا موقع شکست یا پاره شدن نمونه بر ان وارد می شود، قرار می دهیم. (شکل 1)
نمونه های آزمایش کشش به شکلهای استاندارد شده گرد و یا مسطح هستند. (شکلهای 1-2 و 1-3)
نمونه ها باید صاف و عاری از هرگونه شیار و یا زدگی باشند. طراحی نمونه های استاندارد شده باید طوری باشد که نمونه در موقع وارد آمدن نیرو بر آن تحت تاثیر نیروی تک محوری بوده و تنش محوری به صورت همگن و یکنواخت بر روی سطح مقطع توزیع شده و از به وجود آمدن تمرکز تنش در محلهای اتصال نمونه به دستگاه جلوگیری شود.
در هنگام آزمایش مقدار نیرو و تغییر طولهای مربوط به آنها اندازه گیری و بر روی نموداری رسم می شود. (شکل 1-4) در قسمت OA نمونه کاملاَ در حالت الاستیکی خالص است و بین افزایش نیرو و تغییر طول تناسب خطی برقرار است که به کمک مدول الاستیکی و رابطه هوک تعیین می شود. بدین جهت این قسمت از منحنی خط هوک هم نامیده می شود و نقطه A انتهای قسمت الاستیکی و نقطه شروع تغییر شکل پلاستیکی را نشان میدهد.
در قسمت تغییر شکل پلاستیکی مقدار نیرو همواره به طور پیوسته افزایش می یابد و در نقطه B به حداکثر خود می رسد. از نقطه B به بعد در موضعی از نمونه، سطح مقطع شروع به باریک شدن می کند در نتیجه نیرو هم کاهش می یابد، تا نقطه C که در آن نقطه نمونه می شکند. نمودار تنش – تغییر طول نسبی (کرنش) مهندسی از نمودار نیرو – تغییر طول با تقسیم مقدار آن به ترتیب به سطح اولیه () و طول اولیه ( ) به دست آمده و کاملاَ مشابه آن است. مقدار حداکثر تنش در نمودار تنش – تغییر طول نسبی یا کرنش، یعنی استحکام یا مقاومت کششی نامیده می شود.
غیر از مقاومت کششی کمیت دیگری که برای تغییر شکل پلاستیکی اهمیت خاصی دارد حد الاسیکی و یا نقطه شروع تغییر شکل پلاستیکی یا به عاتی حد تسلیم یا نقطه تسیم است. یافتن این نقطه یعنی تنشی که به ازای آن تغییر شکل پلاستیکی به آرامی شروع می شود معمولاَ بسیار مشکل است . بدین جهت به جای آن تنشی انتخاب می شود که به ازای آن مقدار معینی تغییر شکل پلاستیکی مانند 01/0% =
و یا 2/0% = صورت گیرد آن را حد تسلیم مهندسی ( ) می نامند، شکل (1-4- ب)
قبل از اینکه به کمیتهای دیگری که به کمک آزمایش کش به دست می آوریم بپردازیم، لازم است علت ات تنش در نمودار تنش – تغییر طول نسبی مهندسی را بیان کنیم. بعد از شروع تغییر شکل پلاستیکی تا نقطه تنش ماکزیمم یعنی تا رسیدن به استحکام کششی تغییر طول به صورت یکنواخت (اعم از الاستیکی و پلاستیکی) در تمامی طول نمونه انجام می گیرد که کاهش سطح مقطع یکنواختی را هم به همراه دارد.
بعد از رسیدن به تنش ماکزیمم در محلی از نمونه نازک شدن موضعی شروع می شود و ادامه می یابد، تا اینکه پس از گذشت لحظاتی منجربه شکست می شود. بنابراین در طول مدت آزمایش کل تغییر طول نسبی ظاهر شده شامل:
1 – تغییر طول نسبی الاستیکی ( ).
2 – تغییر طول نسبی یکنواخت از نقطه شروع تغییر شکل پلاستیکی تا نقطه تنش ماکزیمم (یکنواخت ).
3 – تغییر طول نسبی یا کرنش غیریکنواخت با نازک شدن موضعی سطح مقطع (ایجاد گلویی) از نقطه حداکثر تنش تا شکست است:
غیر یکنواخت + یکنواخت = کل
برای بررسی رفتار پلاستیکی مواد در صنعت شکل دادن از تغییر طول نسبی یکنواخت به عنوان یکی از مشخصه های فنی که دارای اهمیت زیادی است استفاده می شود.
کمیت دیگری که از آزمایش کشش به دست می آید، درصد کاهش نسبی سطح مقطع شکست است.
رفتار مواد در مقابل نیروهای کششی
