EIN Stresstest Es ist ein experimenteller Test, der an einer Materialprobe durchgeführt wird, um festzustellen, wie gut sie Zugspannungen widersteht. Dank dessen ist es möglich, viele der mechanischen Eigenschaften des Materials zu kennen und festzustellen, ob es für eine bestimmte Konstruktion geeignet ist..
Die Probe wird normalerweise als Zylinder bezeichnet Reagenzglas. Dies wird einer Spannung ausgesetzt, die aus dem Aufbringen von zwei entgegengesetzten Kräften an den Enden besteht, die die Stange dehnen und verformen. Der Test übt weiterhin zunehmende Anstrengungen aus, bis die Probe schließlich bricht.
Beachten Sie die Größe der Kräfte und die Verformung, die sie in der Probe erzeugen, von kleinen Kräften, die keine bleibende Verformung verursachen, bis zu der Spannung, die das Brechen des Teils verursacht..
Dort endet die Datenerfassung und es wird ein Spannungs-Dehnungs-Diagramm erstellt, mit dem das Verhalten von Materialien wie Metallen, Keramik, Zement, Holz und Polymeren analysiert wird..
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Das Experiment wird mit speziellen Maschinen wie der in Abbildung 1 gezeigten durchgeführt, die den erforderlichen Aufwand zum Laden und Entladen des Materials zur Bewertung der Verformung bieten..
Bei der Probe handelt es sich um ein Rohr mit konstantem Querschnitt, zylindrisch, rechteckig oder quadratisch, dessen Abmessungen standardisiert sind. Die Enden sind breiter, um das Festklemmen am Probenhalter zu erleichtern (siehe Abbildung 2 links).
Die Anfangslänge L.oder Der kalibrierte Bereich wird gemessen und auf dem Reagenzglas markiert. Es wird dann an der Prüfmaschine festgeklemmt und die Prüfmaschine beginnt..
Materialien haben unter Belastung ein unterschiedliches Verhalten, das in der folgenden Grafik dargestellt ist, für die Stahl verwendet wurde. Die auf die vertikale Achse ausgeübten Kräfte werden mit dem griechischen Buchstaben σ und der Dehnung auf der horizontalen Achse bezeichnet, die als ε bezeichnet wird.
Die Dehnung hat keine Abmessungen, da sie der Quotient zwischen der Längenänderung der Probe ΔL = L istF. - L.oder und die Anfangslänge. A) Ja:
ε = ΔL / L.oder
Die Größe der Spannung σ ist ihrerseits das Verhältnis von Kraft zu Querschnittsfläche.
In der Grafik werden zwei wichtige Bereiche unterschieden: elastische Zone und plastische Zone.
Wenn die Zugspannung σ klein ist, ist die Verformung proportional, was als Hookesches Gesetz bekannt ist:
σ = Y ε
Sobald die Anstrengung aufhört, kehrt der Körper zu seinen ursprünglichen Dimensionen zurück. Dies ist der elastische Farbbereich in Abbildung 3, der sich bis zu dem genannten Punkt erstreckt Verhältnismäßigkeitsgrenze. Bis dahin gehorcht das Material dem Hookeschen Gesetz.
Die Proportionalitätskonstante Y ist die Elastizitätsmodul, Materialeigenschaft, die aus Zug- und Druckversuchen ermittelt werden kann.
Der Elastizitätsmodul hat Druckeinheiten im internationalen System [Y] = N / m ^ 2 = Pa. Die Dehnung ist, wie bereits erwähnt, dimensionslos, daher hat die Spannung σ auch Kraftdimensionen aufgrund der Einheit der Querschnittsfläche und in SI ist seine Einheit der Pascal: [σ] = N / m ^ 2 = Pa.
Von der Grenze der Proportionalität und der Erhöhung der Spannung rückt man in einem Bereich vor, in dem die Verformung reversibel ist, aber nicht dem Hookeschen Gesetz entspricht. Es endet an dem Punkt, von dem aus der Körper dauerhaft deformiert wird, genannt Elastizitätsgrenze.
Das Material tritt dann in den Bereich des plastischen Verhaltens ein. Sobald die elastische Verhaltenszone überschritten ist, tritt der Stahl in den Bereich der ein Nachgiebigkeit oder Kriechen, bei dem sich die Probe verformt, aber nicht bricht, obwohl die Spannung bei σ konstant bleibtY..
Sobald die Streckzone überschritten ist, nimmt die Verformung mit der angelegten Spannung zu, jedoch nicht mehr linear..
Das Material erfährt Änderungen auf molekularer Ebene und es tritt eine Kaltverfestigung auf. Daher sehen wir, dass zunehmende Anstrengungen erforderlich sind, um eine Verformung zu erreichen.
Die Grenze dieser Zone liegt in der letzte Anstrengung. Das Material gilt an dieser Stelle als gebrochen, obwohl die Probe noch aus einem Stück besteht. Von dort wird die zur Erzeugung der Verformung erforderliche Last verringert und die Probe wird allmählich dünner (Striktur) bis es schließlich bricht (Abbildung 2, rechts).
Diese Kurve und ihre Bereiche werden als herkömmliche Bruchspannung bezeichnet. Aber darüber ist eine gestrichelte Kurve, genannt wahre Bruchspannung, Dies wird erhalten, indem die momentane oder wahre Länge der Probe aufgezeichnet wird, anstatt mit der ursprünglichen Länge zu arbeiten, um die Dehnung zu finden, wie zu Beginn erläutert.
Beide Kurven, die wahre und die konventionelle, fallen in der Zone kleiner Anstrengungen bis zur Zone der Ausbeute zusammen. In jedem Fall ist vorgesehen, dass das Material im elastischen Bereich arbeitet, um bleibende Verformungen zu vermeiden, die die gute Funktion des hergestellten Teils verhindern..
Zu den wichtigsten Daten, die aus dem Test erhalten wurden, gehört die Spannung σY. welches die Elastizitätsgrenze definiert.
Das in der obigen Beschreibung als Modell verwendete Material ist Stahl, der im Bauwesen und in der Industrie weit verbreitet ist. Es gibt aber auch viele Materialien wie Beton, Beton, verschiedene Metalle, Legierungen und Holz, die häufig verwendet werden..
Jedes hat eine charakteristische Spannungs-Dehnungs-Kurve und wird entsprechend seiner Reaktion auf Spannung oder Traktion in zwei Kategorien eingeteilt: spröde oder duktil..
In der folgenden Grafik ist σ gegen ε (Stress-Dehnung) spröde Materialien werden verglichen (spröde) und duktil (duktil), obwohl klargestellt werden muss, dass dasselbe Material abhängig von Faktoren wie der Temperatur die eine oder andere Reaktion haben kann. Materialien neigen dazu, bei niedrigen Temperaturen spröde zu werden.
Der bemerkenswerte Unterschied zwischen den beiden besteht darin, dass sprödes Material fehlt oder einen sehr kleinen Fließbereich aufweist. Sobald die Elastizitätsgrenze überschritten wird, bricht die Probe. Andererseits absorbieren duktile Materialien vor dem Brechen mehr Energie, weil sie eine große plastische Zone haben.
Der Stresstest ist nützlich, um das Material zu klassifizieren, wobei je nach Anwendung die Verwendung von duktilen Materialien vorzuziehen ist, da diese mehr Energie absorbieren und sich lange vor dem Brechen verformen können.
Es sollte auch beachtet werden, dass einige Materialien, obwohl sie unter Spannung spröde sind, anderen Spannungen besser widerstehen können, wie wir unten sehen werden..
-Grauguss: spröde in der Spannung, stärker in der Kompression.
-Bronze: dehnbar.
-Beton: je nach Art der Mischung zerbrechlich, aber sehr kompressionsbeständig. Wenn es unter Spannung gesetzt werden soll, muss es mit Stahlstangen verstärkt werden.
-Holz: Je nach Herkunft ist es mäßig duktil.
-Stahl: spröde bei hohem Kohlenstoffgehalt.
-Methacrylat: duktil mit steigender Temperatur.
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