МЕТАЛДАРДЫҢ МЕХАНИКАЛЫҚ ҚАСИЕТТЕРІ

ӘДЕБИЕТТЕР

1. Золотаревский В.С. Механические свойства металлов 1983, 1998

2. Степнев М.Н. Статистическая обработка результатов механических испытаний 1972

3. Бернштейн М.Л., Займовский В.А. Механические свойства металлов 1979

4. Костин П.П. Физико-механические испытания металлов, сплавов и неметаллических материалов 1990

5. Колмаков А.Г. Методы измерения твердости. М.: Интермет Инжиниринг, 2000

6. Шарая О.А., Куликов В.Ю., Шарый В.И. Методические указания к лабораторным работам по курсу «Механические свойства материалов», 2004

Металдардың механикалық қасиеттері

1, 2 - лекциялар

Пәннің мәні мен мақсаты. Маңызды механикалық қасиеттердің қазіргі кезеңдегі физикалық және техникалық мәнінің баяндалуы. Кернеу. Кернеу тензоры. Я.Б Бридман бойынша механикалық сынақтар кезінде деформацияланған және кернеуленген күй схемалары. Жұмсақтық және үш осьтік коэффициенттері. Монокристалдар мен поликристалдардың беріктігі мен деформациясы. Материалдардың теориялық және реалды (шынайы) беріктігі.

Пәннің мәні мен мақсаты.

Қазіргі кезеңдегі өндіріс механикалық қасиеттер және олардың пайдалану кезіндегі тұрақтылығына қатаң талаптар қоюда. Сондықтан машиналар бөлшектерінің, конструкциялар мен басқа да инженерлік ғимараттарға жұмыс істеу кезінде олардың сенімділігін артыру үшін алдын-ала кешендік сынақтар жүргізу керек.

Металдан жасалған материалдардың сапасын, оның ішінде, металдар мен қорытпалардың пайдалану процесінде (конструктивтік беріктігі) және өңдеу кезінде (деформациялануға кедергісі және технологиялық иілімділігі) күйлерін анықтайтын механикалық қасиеттерін жақсарту талап етіледі.

Осы пәннің мәні мен мақсаты. Механикалық қасиеттер теориясы және олардың практика жүзінде эксперименталдық анықтау жөнінде негізгі түсініктерді қарастыру.

Маңызды механикалық қасиеттердің қазіргі кезеңдегі физикалық және техникалық мәнінің баяндалуы.

Деформация – денедегі бөлшектердің орналасуының өзара орын ауыстыруы және дене өлшемдері мен пішінінің ауысуы.

Серпімділік – дененің жүк түсіру нәтижесінде деформациялануы және жүк түсіруді алып тастаған кезде оның бастапқы қалпына қайта келу қасиеті. Жүк түсіруді алып тастаған кезде жлғалатын деформация бөліг серпімді деп аталады, ал қалған бөлігі – қалдық (пластикалық( деформация) деп аталады.

Беріктік - материалдың түсірілген жүкке қирамай қарсы тұра алу қабілеті.

Қаттылық – материалға басқа материалды енгізуге қарсы тұру қабілеті.

Қатаңдық – түсірілген жүк әсерінен материалдың майыспау қабілеті.

Кернеу. Кернеу тензоры.

Көптеген механикалық қасиеттер кернеу шамасы арқылы баяндалады. “Кернеу” деген түсінік жүк түсіру шамасын бағалау үшін енгізілген, ол деформацияланатын дене өлшемдеріне тәуелсіз. Сөйтіп, кернеу салыстырмалы шама болып табылады және мына қатынаспен анықталады:

;

мұндағы, S – F ауданындағы кернеу, ол үлгі осіне перпендикуляр жжәне оның бойымен Р күші әсер етеді (1а – сурет).

Дененің кез-келген қимасындағы кернеу шамасын анықтау үшін соңғысын екіге бөледі, содан соң дененің бір бөлігін ойша алып тастайды да оның қалған бөлікке әсерін ішкі күштермен алмастырады.

С И жүйесінде крену әрбір квадррат метрге кеткен ньютонмен беріледі (Н/м²,МН/м²). Практика жүзінде көбінесе кернеудің өлшемділігін қолданады (1 кгс/мм²=9,8*10⁶ Н/м²).

Р Ғ

а

б

1Сурет. Кернеуді анықтау схемасы

Жалпы жалғанда күш әсерр ететін жазықтық ауданына перпендикуляр емес. Сөйтіп, оны екі құраушыға жіктеуге ьолады: нормаль (ауданға перпендикуляр) қалыпты кернеу түзуші, және жанама аудан жазықтығында әсер ететін және жанама кернеу тудырушы. Механикалық сынақтарда осы кернеулерді анықтайды. Беріктікке есептеу кезінде де осы кернеулерді пайдаланады. Деформация және қирау кезіндегі процестер жанама кернеумен (пластикалық деформация, кесу), басқалары – нормаль кернеумен (үзілу) анықталады.

Нормаль кернеулерді созушы (қалыпты) және сығушы (теріс-отрицательные) деп бөледі.

Нақты тапсырмалады шешу кезінде дененің кез-келген қимасында әсер ететін кернеуді бағалай білу керек. Ол үшін кернеу тензоры деген түсінікті пайдаланады.

Кернеу ықпалында болатын кез-келген дене ішінде, қашанда қабырғалары координата осьтеріне қатысты таңдалып алынған шексіз кіші өлшемді параллелепипед бөліп алуға болады (2-сурет). Жалпы жағдайда оның параллель емес үш қырына нормаль және жанама деп бөлуге болатын өзарра теңестірілген кернеулер векторы әсер етеді. Нәтижесінде параллелепипед тоғыз керенудің – (S_x, S_y, S_z) үш нормаль және (t_xy, t_xz, t_yx, t_yz, t_zy, t_zx) алты жанама кернеудің ықпалында болады. Осы кернеулер жиынтығы кернеу тензоры деп атайды, олар былай жазылады:

Таңдалынып алынған параллелепипед тепе-теңдікте болуы және айналмау үшін координаттық осьтерге қатысты моменттер тепе-теңдігі қажет. Сондықтан t_xy=t_yx, t_zy=t_yz, t_xz=t_zx жанама кернеулердің жұпталу заңы. Осыдан, кернеу тензорында фактически тоғыз емес, алты тәуелсіз кернеу болатынын көруге болады. Олардың көмегімен кез-келген күрделі кернеулі күйді сипаттауға болады. Тензор дененің берілген нүктесі арқылы өтетін таңдалып алынған оське қатысты бағыттаушы косинустар (аудан арасындағы бұрыш косинусы және оған сәйкес координата осі) белгілі болса, кез-келген аудандағы нормаль және жанама кернеулер шамасын анықтауға мүмкіндік береді.

2-сурет. Параллелепипед қырларына әсер