4. Описание установки для растяжения имаш 20-78.
Установка ИМАШ 20-78 предназначена для прямого наблюдения, фотографирования, киносъемки и видеозаписи микроструктуры различных материалов при нагреве (охлаждении) и растяжении (сжатии) в вакууме или защитных газовых средах при избыточном давлении 0,02 МПа.
Установка изготавливается в климатическом исполнении УХА категории размещения 4.2. по ГОСТу 15150-69.
В установку ИМАШ входят:
1. Пульт управления.
2. Блок 1.
3. Блок 2.
4. Блок 3.
5. Система видеозаписи и воспроизведения.
6. Пульт водяного охлаждения.
7. Устройство для тарировки силоизмерительных датчиков.
Пульт управления предназначен для деформации образца и содержит рабочую камеру, вакуумную систему, систему нагружения, системы наблюдения, кино-, фотосъемки и видеозаписи. Деформация образца с постоянной нагрузкой (с постоянным моментом), или по заданной программе осуществляется с помощью электродвигателя постоянного тока.
4.1. Оптико-телевизионные измерительные системы.
Анализ получают с помощью оптико-телевизионных систем видеоинформации, что позволяет проследить поэтапное изменение патологии поверхности и выделить на каждом этапе количественные характеристики, связанные с механическим состоянием конструкционного материала. На стадии развитой пластической деформации, как показывают результаты исследований, принципиально важным являются следующие характиристики: значение локальных пространственных растворов и перемещений структурных элементов на разных масштабных уровнях, цифровая идентификация мезоскопических субструктур для конкретных материалов на разных этапах нагружения, получаемая в результате известных или разрабатываемых компьютерных программ с целью использования образцов сложных геометрических объектов.
Работа ОТНС осуществляется следующим образом:
1) Текущее изображение и эталонное изображение разбиваются на необходимое число фрагментов.
2) Каждый фрагмент эталонного изображения сравнивается с соответствующим фрагментом текущего изображения и определяется смещение текущего изображения относительно эталонного изображения.
Строится карта векторов смещений, на которой стрелками отмечались направления и величина смещения площадок (точка соответствует минимальному, нулевому смещению). Их компьютерная обработка позволяет рассчитать продольные, сдвиговые и поворотные компоненты тензора дисторсии на поверхности исследуемого образца.
4.2. Механические испытания.
Для определения характеристик механических свойств материалов их подвергают механическим испытаниям. Наиболее распространены статические испытания, характеризующиеся плавным, медленным возрастанием нагрузки, малой скоростью деформации. Поэтому при статических испытаниях нетрудно определить величину усилий и величину деформации.
Одним из наиболее хорошо разработанных и широко применяемых видов статических испытаний являются испытания на растяжение. По распространенности этот вид испытаний уступает лишь изменению твердости.
При испытаниях на растяжение можно на одном образце определить целый ряд характеристик:
-характеристики
сопротивления упругим и малым пластическим
деформациям (Е,
,
,
);
-характеристики
сопротивления большим пластическим
деформациям, естественно, для пластических
материалов (
)
;
-характеристики
сопротивления разрушению (
-для
хрупких материалов и S
-
для пластичных материалов);
-характеристики
пластичности (
,
).
1) Характеристики сопротивления упругим и малым пластическим деформациям.
Модуль упругости E определяется как отношение напряжения к дефор
мации в области упругих деформаций. Предел пропорциональности
=
P
/F
.
Это максимальное условное напряжение,
при котором
=const,
то есть изменение Е составляет определенную
величину k=(E
-
E
)/E
100
%. Обычно принимают k=20%
или 33%. Соответственно обозначают
условные приделы пропорциональности
или
.
Предел
упругости
-
это максимальное условное напряжение,
при котором идет только упругая
деформация, то есть пластическая
деформация бесконечно мала. Поскольку
бесконечно малые величины экспериментально
не возможно, вводят понятие условного
предела текучести. Условный предел
текучести – это напряжение при котором
остаточная деформация достигает
определенной малой величины, например,
0,001; 0,005; 0.01%. Соответственно их обозначают
,
,
.
Предел
текучести
-
это условное напряжение, при котором
начинается пластическая деформация.
Таким образом , формально нет разницы
между
и
.
Кривые
-е
в области начала пластической деформации
могут иметь различный характер для
различных материалов. Это может быть
кривая с площадкой текучести, когда на
кривой есть горизонтальная площадка,
обозначающая, что какое-то время
начавшаяся пластическая деформация
идет при постоянном напряжении, это
может быть кривая с “зубом” текучести,
показывающая , что после начала
пластической деформации происходит
резкое уменьшение напряжения (в этом
случае говорят о верхнем и нижнем пределе
текучести). Возможна кривая растяжения,
на которой участок, соответствующий
пластической деформации. В этом случае
приходиться пользоваться понятием
условного предела текучести. Это условное
напряжение, при котором остаточная
деформация достигает определенной,
заданной величины, обычно 0,2%. Таким
образом, разница между условным пределом
упругости и условным пределом текучести
лишь в допуске на остаточную деформацию.
Предел текучести
широко используется как характеристика
сопротивления малым пластическим
деформациям в инженерных расчетах.