Бұрауға сынау. Бұрау диаграммасы. Пропорционалдықтың, серпімділіктің, аққыштықтың, және беріктіктің шартты шектерін анықтау. Бұрау кезіндегі негізгі пластиналылық стпаттамасы. – салыстырмалы сырғу.

Бұрау шамасы бойынша бірдей екі біб-біріне қарама-қарсы бағытталған айналу моментімен жүзеге асрылады. Ол бойлық осьтарға нормаль және үлгі жазықтық тарының ұштарына қойылады. Үлгінің жұмыс бөлігінде әр аттас жазық кернеуленген күй туындайды, оның жұмсақтық коэффициенті созу кезіндегіден үлкен шама . Бұрауға сынау кезінде қирағанға дейін кез-келген материалд бұрауға болады. Бұрау кезінде жазықтықтардағы максимал жанама кернеулер үлгі осіне перпендикулляр әсер етеді. Неғұрлым нормаль кернеу 45⁰ бұрышпен әсер етеді, сол кезде S_max=t_max. Кернеулі күйдің тұрақтылығының маңызды себепкері сынақ кезіндегі үлгінің көлденең қимасы мен жұмыс ұзындығының тұрақтылығы болып табылады. диаметрі 5 мм-ден кіші кез-келген материалдан жасалған үлгілерге сынақ жүргізу әдістемесі стандартталған. Үлгілердің цилиндр тәрізді жұмыс бөлігі мен квадрат бүршіктері болуы керек. Жұмыс бөлігінің диаметрі 10 мм, ұзындығы 50 немесе 100 мм үлгіні қалыпты деп есептеу қабылданған. Нормаль үлгілерге геометриялық ұқсас, сол сияқты, түтік пішінді үлгілерді қолдануға болады. Бұрауға сынақ үлгінің центрленуін сенімді қамтамасыз ететін, жүктеудің баяу жүруін, ию жүктеулерінің болмауын қамтамасыз ететін, айналдыру моменті шамасын жоғары дәлдікпнен беру және өлшеуді дұрыс жүргізетін арнайы машиналарда жүргізеді. Сынақ машиналарында үлгіні горизонталь және вертикал орналастыруға болады. Максимал айналдыру моменті 6 дан 200000 кгс*м арасында алмасып тұрады. Бұл машиналардың негізгі тораптары – станина, активті қысқыш тан айналдырып тұратын жетек, күш өлшеуіш, диаграмма механизмі, айналымдар есептегіші, үлгінің бұралу анықтауға арналған бұрыш өлшеуіш. Сынақ процесінде деформация шамасы ретінде φ бұралу бұрышы жазылады. Бұл бұрышты өте жоғары дәлдікпен өлшеу үшін мартенстің айналы (зеркальный) аспабын немесе дәлдігі жоғары басқа тензометр қолданады. Екі айна үлгінің есептеу ұзындығының шекараларына бекітіледі. әрбір айнаға қарама-қарсы шкалалар мен шкалалар көрсетуін айнадан бейнеленуін жазатын көру түтіктерін бекітеді.

Сынақ процесінде әрбір машинаның әрбір қысқышы белгілі бұрышқа бұрылады. Үлгінің бұралу бұрышы осы бұрыштар айырымына тең. Бірақ, оған үлгі бүршіктері мен қысқыштардың паразит деформациясы кіреді. Оларды жою үшін бұралу бұрышын l₀ есептеу ұзындығы бойынша анықтайды, бұл кезде айнаны бүршіктен біршама ара қашықтыққа орнатады:

φ=φ₁-φ₂

кіші бұрыштар облысында tg2φ₁≈2φ₁=a₁-a₂/L; tg2φ₂≈2φ₂=b₁-b₂/L

мұндағы, a₁, a₂ – бұраудан кейінгі шкалалар шамалары;

b₁-b₂ – бастапқы шамалар.

Сонда бұралу бұрышы:

φ=φ₁-φ₂= (a₁-a₂)-( b₁-b₂)/2L=Δ/2 L

айналдыру моменті шамасын және бұрау бұрышын біле отырып, М_кр-φ координаталарында бұрау диаграммасын тұрғызуға болады (21-сурет).

21 - сурет. Бұрау диаграммасы.

Диаграмма (Ор) серпімді учаскеден және (рк) пластиалық деформация учаскесінен тұрады.

Пропорциооналдықтың, серпімділіктің, аққыштықтың, және беріктіктің шартты шектері, сол сияқты, беріктіктің шынайы шегі жанама кернеулермен суреттеледі. цилиндр тәрізді үлгінің бұралуымен серпімді деформация облысында

τ_max=M_кр/W= M_крd/2I_p= 16M_кр/πd³,

мұндағы d – үлгінің жұмыс бөлігінің диаметрі;

W – кедергі моменті;

I_p – дөңгелек тәрізді үлгі үшін қималардың полярлық инерция моменті: I_p= πd⁴/32.

Беріктіктің беріктік шегін пластикалық деформацияның ретелуін ескерумен мына формуламен:

t_к=

мұндағы М_кр – үлгінің қирауына әкелетін ең жоғарғы айналу моменті;

θ – қирау болар алдындағы бұраудың меншікті бұрышы (1 мм-ге радиан есебінде):

θ=φ₁-φ₂/l₀

Бұрау кезіндегі пропорционалдық шегі τ_пц - шартты жанама кернеу, бұл кезде кернеу мен деформация аралығындағы түзулік тәуелділіктен шегініс бұрау диаграммасына жанама және деформация осімен түзілетін β' тангенс бұрышынан бастапқы tgβ шамасынынан 50%-ке жоғары болғанда .

Бұрау кезіндегі серпімділік шегі τ_упр – үлгі берілген шамада қалдық сырғу деформациясына тап болатын шартты жанама кернеу. Қалдық деформауцияға допуск 0,0045; 0,0075; 0,015% шамаға тең болатын салыстырмалы сырғу шамасы бойынша γ=[(φ₁-φ₂)d/2l]100% қалдық деформацияға беріледі.

Бұрау кезіндегі шартты беріктік шегі τ_пч сыну алдындағы бұрау моментіне сәйкес келеді және оны пластикалық деформацияны ескермей, мына формуламен табады: τ_max=M_кр/W= M_крd/2I_p= 16M_кр/πd³.

Бұрауға сынаудың көп түрлілігі диапметрі 10 мм-ден төмен сымды бұрауға сынау болып табылады. Диаметрр ұзындығы 100 мм үлгі қысқыштардың қатты бөлігінде қысылады да, олардың біреуімен тұрақты жылдамдықпен (30...90 айн/мин) бұралады. Сынақ нәтижесінде улгінің сынуына дейінгі активті қысқыштың айналымдар санын анықтайды. Осы сан сапа критериі (пластиналылық) болып саналады.

14 лекция

Динамикалық сынақтаррда анықталатын механикалық қасиеттер.

Морт сыну сипаттамасы. Тұтқыр-морт алмасу және

морт сынғыштықтың критикалық температурасы.

Динамикалық сынақтарды металл материалдардың соққы жүктемелеріне қарсы тұра алуы мен олардың морт сынуға бейімділігін анықтау үшін жүргізіледі. Оның ішінде кеңінен тарағаны үлгілерді июге кесумен сынау болып табылады. Сол сияқты, динамикалық созу, сығу, және бұрау әдістемелері де пайдаланылады.

Динамикалық сынақтар кезіндегі деформация және деформауциялану жылдамдықтары статикалықпен салыстырғанда біршама жоғары. \

Соққылық сынақтардың маңызды тапсырмаларының бірі үлгінің морт сынғыштыққа бейімділігін бағалау болып табылады. Бұл соққы тұтқырлығының температуралық тәуелділігін және Т_хр морт-тұтқыр алмасу температурасын анықтаумен тұрғызу кезінде орындалады. Т_хр және сыналатын материалдың Т_р жұмыс температурасын біле отырып ондағы тұтқырлықтың температуралық қорын анықтап алуға болады:

χ= Т_р-Т_хр/Т_р

Тұтқырлықтың температуралық қоры (χ) неғұрлым жоғары болса, морт сыну қаупі соғұрлым төмен болады.

Соққылық ию кезінде сынудың морт және тұтқыр сипаты сынықтың түрімен айқын анықталатын болғандықтан (жылтыр «кристалл» немесе ирек талшықты) тұтқырлықтың температуралық қорын (Т_хр) сынық құрылымы бойынша анықтауға болады. Т_хр ретінде сынықтағы бастапқы морт сыну учаскелері пайда бола бастайтын немесе ол толығымен морт сынғыш болатын температураны алады. Т_хр температурасын сынықтағы сынудың морт және тұтқыр учаскелерінің тең үлесіне сәйкес деп алуға да болады.

Кесілген үлгілерді июге динамикалық сынау стандартты сынақтардың ішіндегі ең қатаң сынақ түрі болып табылады. Морт-тұтқыр алмасу температурасын бағалау үшін бұл сынақтарды статикалық сынақтар осы температураны анықтауға мүмкіндік бермеген кезде (үлгілер терң теріс температурраға дейін пластиналы болса) қолданады. Бұл сынақтар эксплуатациялау кезінде соққы жүктеуіне тап болатын материалдар температурасын бағалау үшін де пайдалы болып саналады. Сол сияқты, соққылық сынақтарды ең жоғарғы Т_хр анықтау үшін жиі қолданылады. Динамикалық жүктеу жағдайында морт сынғыш күйге келу статикалық сынақтармен салыстьрғанда неғұрлым жоғары температурада жүреді. Сондықтан қатаң жағдайларда морт сынғыштықты бағалау ерекше ізденісті талап етеді.

Соққылық тұтқырлықтың температуралық тәуелділігі бойынша морт-тұтқырр алмасу температурасын анықтаудың принципиалдық кемшіліктері де бар. Оның ең бастысы, соққы тұтқырлығы үлгінің платикалық деформация мен қирауға кедергісін суммалық сипаттайтындығы. Т_хр шамасын анықтай отырып, қирауға кедергіні, яғни, сызаттардың (трещина) таралуын ғана бағалайды. Толық жұмыс құраушыларын А_п бөліп қарастыру үшін, мынадайц әдісті қолданады. Маятник жұмысының қоры бая өсіп отыратын каперда ( бұрышының ұлғаюымен) бірнеше үлгоіні сынайды да, А_п толық жұмысқа байланысты иілу бұрышының тәуелділігін тұрғызады (22-сурет).

22 - сурет. Жұмысты құраушы соққы июін анықтауға арналған схема

Егер үлгілер (маятникті көтеру бұрышы аз шама болғанда) сынбаса, онда А_п шамасын маятник жұмысының қорына тең РН=L(1-cosα) деп алады. Ию бұрышы β_max белгілі шамасына дейін түзу бойымен жоғалған энергияның ұлғаюымен өседі, содан кейін тұрақты болып қалады. β_max шамасына жеткен сәтте А_п ең кіші жұмысқа тең болады, осы кезде қирау жүреді. Үлгінің кесілген бөлігінде сызаттың (трещина) пайда болуынан кейін, үлгіде қосымша пластикалық деформацияның таралуын талап етпейді. Сонда тек қирауға кететін (сызат таралуына) жұмысты былай тауып алуға болады:

А_разр=А_п-А_упр-А_пл,

мұндағы, А_п – маятникпен жұмсалған толық жұмыс (22-сур. b нүктесінен оңға қарай А_п=А_н);

А_упр – серпімді деформацияға кеткен жұмыс (ab абсцисса осінде шығатын түзуді қиып өтетін Оа қимасы);

А_пл – пластикалық деформацияға жұмсалған жұмыс.

Материалдың нольге жақын А_разр температурасы практикалық пайдалануға қауіпті, себебі, пайда болған сызат (трещина) тез таралып кетуі мүмкін.

Толық А_п жұмысын (а_п немесе соққы тұтқырлығын) екі құраушыға бөлуге болады: а_з (зарождения) тудырушы жұмыс және сызаттың таралу жұмысы а_р. Соққы тұтқырлығының осы таралуын кесу r қисығы радиуысынан а_п тәуелділігін тұрғызу нәтижесінде іске асырады. Өткір кесу іс әрекеті сызаттың туындауындағы іс әрекетке ұқсас. Сондықтан кесудің бұралу ррадиусының шамасы кез-келген критикалық шамадан төмен болады, соққы тұтқырлығының шамасы тұрақты болады. Ол а_н - √¯r координаталар осінде былай болады:

23 – сурет. Кесу радиусынан r соққы тұтқырлығының