Испытание различных материалов на ударную вязкость Определение деформаций при косом изгибе балки Расчет на прочность и жесткость при растяжении - сжатии Метод сечений Объёмные деформации Иследование напряжений при изгибе

Лабораторные работы по метериаловедению

В настоящих лекциях рассмотрены физические основы строения и свойств конструкционных материалов, приводятся широко используемые методы определения механических свойств материалов при различных видах нагружения, излагаются основы термической обработки и поверхностного упрочнения деталей, даются характеристики основных групп конструкционных материалов.

Объёмные деформации.

Потенциальная энергия деформации.

В результате упругого деформирования твёрдого тела происходит накопление энергии. Эта энергия высвобождается в результате разрушения тела и называется потенциальной энергией.

Мы работаем в рамках закона Гука. Поскольку у нас ускорение и скорость малы, то изменение кинетической энергии можно пренебречь, следовательно, работа будет равна потенциальной работе.

На гранях его действуют только главные напряжения. При действии главных напряжений, потенциальную энергию можно вычислить как суперпозицию:

(1) с учётом (*) можно записать следующим образом:

Удельную потенциальную энергию можно представить как:

Не трудно показать, что:

Теория прочности.

Теории прочности необходимы для выработки критериев, которые позволяют оценить состояние материала, когда начинается разрушение. При одноосном растяжении, сжатии всё просто, мы проводим эксперименты на растяжение и сжатие, и на основе их мы получаем критерии. При плоском и объёмном напряжённом состоянии, количество таких экспериментов было бы очень большое. Задача теории прочности, на основе опытов полученных из опытов растяжения, сжатия были получены критерии безопасной работы материала.

Первая теория прочности (теория максимальных, нормальных напряжений).

Максимальные напряжения должны быть меньше допускаемых напряжений, при которых материал разрушается.

Вторая теория прочности (теория наибольшей относительной деформации).

Относительные деформации не должны превосходить предел значений, при которых происходит разрушение материала.

Третья теория прочности (теория наибольших касательных напряжений).

Касательные напряжения не должны превосходить предельных значений, чтобы материал не разрушался.

Четвёртая теория прочности (энергетическая теория прочности).

Удельная потенциальная энергия не должна превосходить максимальных значений.

Особенности строения, кристаллизации и свойств сплавов: механических смесей, твердых растворов, химических соединений

Строение металлического сплава зависит от того, в какие взаимодействия вступают компоненты, составляющие сплав. Почти все металлы в жидком состоянии растворяются друг в друге в любых соотношениях. При образовании сплавов в процессе их затвердевании возможно различное взаимодействие компонентов.

В зависимости от характера взаимодействия компонентов различают сплавы:

механические смеси;

химические соединения;

твердые растворы.

--Сплавы механические смеси образуются, когда компоненты не способны к взаимному растворению в твердом состоянии и не вступают в химическую реакцию с образованием соединения.

Образуются между элементами значительно различающимися по строению и свойствам, когда сила взаимодействия между однородными атомами больше чем между разнородными. Сплав состоит из кристаллов входящих в него компонентов (рис. 4.1). В сплавах сохраняются кристаллические решетки компонентов.

003.gif

Рис. 4.1. Схема микроструктуры механической смеси

--Сплавы химические соединения образуются между элементами, значительно различающимися по строению и свойствам, если сила взаимодействия между разнородными атомами больше, чем между однородными.

Особенности этих сплавов:

Постоянство состава, то есть сплав образуется при определенном соотношении компонентов, химическое соединение обозначается Аn Вm/

Образуется специфическая, отличающаяся от решеток элементов, составляющих химическое соединение, кристаллическая решетка с правильным упорядоченным расположением атомов (рис. 4.2)

Ярко выраженные индивидуальные свойства

Постоянство температуры кристаллизации, как у чистых компонентов

004.gif

Рис. 4.2. Кристаллическая решетка химического соединения

--Сплавы твердые растворы – это твердые фазы, в которых соотношения между компонентов могут изменяться. Являются кристаллическими веществами.

Характерной особенностью твердых растворов является:

наличие в их кристаллической решетке разнородных атомов, при сохранении типа решетки растворителя.

Твердый раствор состоит из однородных зерен (рис. 4.3).

005.gif

Рис.4.3. Схема микроструктуры твердого раствора

Вычисление моментов инерции для некоторых простейших фигур

Понятие о напряжениях

Порядок решения статически неопределимой системы. Решаем статическую задачу (записываем уравнения статики) и определяем степень статической неопределённости.

Плоский изгиб Изгибом называется вид нагружения бруса, при котором к нему прикладывается момент, лежащий в плоскости проходящей через продольную ось. В поперечных сечениях бруса возникают изгибающие моменты.

Правила проверки эпюр

 Материаловедение  - прикладная наука, изучающая взаимосвязи между составом, строением и свойствами  металлов и сплавов в различных условиях. Изучение этой дисциплины позволяет осуществить  рациональный выбор материалов для конкретного применения. Металловедение - постоянно  развивающаяся наука, непрерывно обогащающаяся за счёт разработки новых сталей  и сплавов, в свою очередь стимулирующих прогресс во всех областях науки и техники.
Влияние пластической деформации на структуру и свойства металла