Стойкость - Toughness

Вязкость, определяемая площадью под кривой зависимости напряжения от деформации.

В материаловедение и металлургия, стойкость это способность материала поглощать энергию и пластически деформироваться без разрушения.^[1] Одно из определений прочности материала - это количество энергии на единицу объема, которое материал может поглотить до разрыв. Этот показатель прочности отличается от того, который используется для вязкость разрушения, который описывает несущую способность материалов с дефектами.^[2] Это также определяется как сопротивление материала разрушению при подчеркнул.

Прочность требует баланса прочность и пластичность.^[1]

Прочность и сила

Прочность связана с площадью под кривая напряжение – деформация. Чтобы быть прочным, материал должен быть прочным и пластичным. Например, хрупкие материалы (например, керамика), прочные, но с ограниченной пластичностью, не являются прочными; и наоборот, очень пластичные материалы с низкой прочностью также не являются прочными. Чтобы быть прочным, материал должен выдерживать как высокие нагрузки, так и высокие деформации. Вообще говоря, прочность показывает, какое усилие может выдержать материал, а ударная вязкость показывает, сколько энергии материал может поглотить до разрыва.

Математическое определение

Прочность можно определить по интеграция кривая напряжения-деформации.^[1] Это энергия механической деформации на единицу объема до разрушения. Подробное математическое описание:^[3]

{ displaystyle { tfrac { mbox {энергия}} { mbox {volume}}} = int _ {0} ^ { epsilon _ {f}} sigma , d epsilon}

где

${ displaystyle epsilon _ {}}$ напряжение
${ displaystyle epsilon _ {f}}$ напряжение при неудаче
${ displaystyle sigma}$ это стресс

Другое определение - способность поглощать механическая энергия до отказа. Площадь под кривой зависимости напряжения от деформации называется ударной вязкостью.

Если верхний предел интегрирования до предела текучести ограничен, энергия, поглощенная на единицу объема, известна как модуль упругости. Математически модуль упругости может быть выражен как произведение квадрата предела текучести, деленного на удвоенный модуль упругости Юнга. Это,

Модуль упругости = Предел текучести²/2 (модуль Юнга)

Испытания на ударную вязкость

Вязкость материала можно измерить, используя небольшой образец этого материала. Типичная испытательная машина использует маятник для удара по образцу с надрезом определенного поперечного сечения и его деформации. Высота, с которой маятник упал, минус высота, на которую он поднялся после деформации образца, умноженная на вес маятника, является мерой энергии, поглощенной образцом, когда он деформировался во время удара маятником. В Шарпи и Изод Испытания на ударную вязкость с надрезом являются типичными ASTM испытания, используемые для определения прочности.

Единица прочности

Вязкость при растяжении (или, энергия деформации, U_Т) измеряется в единицах джоуль на кубический метр (Дж · м⁻³) в SI система и дюйм-фунт-сила на кубический дюйм (дюйм · фунт-сила · дюйм⁻³) в Обычные единицы США.
1,00 Н · м · м⁻³ ≃ 0.000145 дюйм · фунт-сила · дюйм⁻³ и 1,00 дюйм · фунт-сила · дюйм⁻³ ≃ 6,89 кН · м м⁻³.

в SI В системе единицы прочности на разрыв можно легко рассчитать, используя площадь под напряжением-деформацией (σ–ε), которая дает значение вязкости при растяжении, как указано ниже:^[4]

U_Т = Площадь под напряжением-деформацией (σ–ε) кривая = σ × ε

U_Т [=] Па × ΔL / L = (Н · м⁻²) · (Без единицы измерения)

U_Т [=] Н · м · м⁻³

U_Т [=] Дж · м⁻³

Смотрите также

использованная литература

^ ^а ^б ^c «Стойкость», Образовательный ресурсный центр NDT, Брайан Ларсон, редактор, 2001–2011, The Collaboration for NDT Education, Государственный университет Айовы
^ Аскеланд, Дональд Р.,. Наука и инженерия материалов. Райт, Венделин Дж. (Седьмое изд.). Бостон, Массачусетс. п. 208. ISBN 978-1-305-07676-1. OCLC 903959750.CS1 maint: лишняя пунктуация (ссылка на сайт)
^ Собойджо, В. О. (2003). «12.3 Зона вязкости и разрушения». Механические свойства конструкционных материалов. Марсель Деккер. ISBN 0-8247-8900-8. OCLC 300921090.
^ О.Балкан, Х.Демирер (2010). "Полым. Компос". 31: 1285. ISSN 1548-0569. Цитировать журнал требует | журнал = (Помогите)

[NDT-1] а ^б ^c «Стойкость», Образовательный ресурсный центр NDT, Брайан Ларсон, редактор, 2001–2011, The Collaboration for NDT Education, Государственный университет Айовы

[2] Аскеланд, Дональд Р.,. Наука и инженерия материалов. Райт, Венделин Дж. (Седьмое изд.). Бостон, Массачусетс. п. 208. ISBN 978-1-305-07676-1. OCLC 903959750.CS1 maint: лишняя пунктуация (ссылка на сайт)

[3] Собойджо, В. О. (2003). «12.3 Зона вязкости и разрушения». Механические свойства конструкционных материалов. Марсель Деккер. ISBN 0-8247-8900-8. OCLC 300921090.

[4] О.Балкан, Х.Демирер (2010). "Полым. Компос". 31: 1285. ISSN 1548-0569. Цитировать журнал требует | журнал = (Помогите)

[1]

[2]

[3]

[4]