Механические свойства инженерных материалов

Для завершения материала для инженерного продукта или приложения важно понимать механические свойства материала. Механические свойства материала - это те, которые влияют на механическую прочность и способность материала принимать подходящую форму. Некоторые из типичных механических свойств материала включают:

• Прочность

• Вязкость

• Твердость

• Закаливаемость

• Хрупкость

• Ковкость

• Пластичность

• Ползучесть и скольжение

• Упругость

• Усталость

Прочность

Это свойство материала, которое противодействует деформации или разрушению материала под воздействием внешних сил или нагрузок. Материалы, которые мы выбираем для наших инженерных продуктов, должны обладать подходящей механической прочностью, чтобы быть способными работать под различными механическими силами или нагрузками.

Вязкость

Это способность материала поглощать энергию и пластически деформироваться без разрушения. Его численное значение определяется количеством энергии на единицу объема. Его единица измерения - Дж/м3. Значение вязкости материала можно определить по характеристикам напряжения-деформации материала. Для хорошей вязкости материалы должны обладать хорошей прочностью и пластичностью.

Например, хрупкие материалы, имеющие хорошую прочность, но ограниченную пластичность, недостаточно вязкие. Аналогично, материалы с хорошей пластичностью, но низкой прочностью, также недостаточно вязкие. Поэтому, чтобы быть вязким, материал должен быть способен выдерживать как высокие напряжения, так и деформации.

Твердость

Это способность материала противостоять постоянному изменению формы под воздействием внешнего напряжения. Существуют различные меры твердости - царапающая твердость, индентационная твердость и отскоковая твердость.

1. Царапающая твердость
   Царапающая твердость - это способность материалов противостоять царапинам на поверхности под воздействием внешней силы.

2. Индентационная твердость
   Это способность материалов противостоять вмятинам от удара внешних твердых и острых предметов.

3. Отскоковая твердость
   Отскоковая твердость также называется динамической твердостью. Она определяется высотой "отскока" молотка с алмазным наконечником, упавшего с фиксированной высоты на материал.

Закаливаемость

Это способность материала достигать твердости путем термической обработки. Она определяется глубиной, до которой материал становится твердым. Единица СИ закаливаемости - метр (аналогично длине). Закаливаемость материала обратно пропорциональна свариваемости материала.

Хрупкость

Хрупкость материала указывает на то, насколько легко он разрушается, когда подвергается силе или нагрузке. Когда хрупкий материал подвергается напряжению, он поглощает очень мало энергии и разрушается без значительной деформации. Хрупкость является обратной пластичности материала. Хрупкость материала зависит от температуры. Некоторые металлы, которые пластичны при нормальной температуре, становятся хрупкими при низкой температуре.

Ковкость

Ковкость - это свойство твердых материалов, которое указывает на то, насколько легко материал деформируется под воздействием сжимающего напряжения. Ковкость часто характеризуется способностью материала формироваться в виде тонкого листа путем ковки или прокатки. Это механическое свойство является аспектом пластичности материала. Ковкость материала зависит от температуры. С повышением температуры ковкость материала увеличивается.

Пластичность

Пластичность - это свойство твердых материалов, которое указывает на то, насколько легко материал деформируется под воздействием растягивающего напряжения. Пластичность часто характеризуется способностью материала растягиваться в проволоку путем вытягивания. Это механическое свойство также является аспектом пластичности материала и зависит от температуры. С повышением температуры пластичность материала увеличивается.

Ползучесть и скольжение

Ползучесть - это свойство материала, которое указывает на его склонность медленно двигаться и постоянно деформироваться под воздействием внешнего механического напряжения. Это происходит из-за длительного воздействия больших внешних механических напряжений в пределах предела текучести. Ползучесть более выражена в материалах, подвергнутых длительному воздействию тепла. Скольжение в материале - это плоскость с высокой плотностью атомов.

Упругость

Упругость - это способность материала поглощать энергию, когда он эластично деформируется под воздействием напряжения, и высвобождать энергию, когда напряжение удаляется. Доказательная упругость определяется как максимальная энергия, которую можно поглотить без постоянной деформации. Модуль упругости определяется как максимальная энергия, которую можно поглотить на единицу объема без постоянной деформации. Он может быть определен путем интегрирования кривой напряжение-деформация от нуля до предела упругости. Единица измерения - Дж/м3.

Усталость

Усталость - это ослабление материала, вызванное повторным нагружением. Когда материал подвергается циклическому нагружению, и нагружение превышает определенное пороговое значение, но значительно ниже предела прочности материала (предела прочности на разрыв или предела текучести), начинают образовываться микроскопические трещины на границах зерен и интерфейсах. В конце концов трещина достигает критического размера. Эта трещина внезапно распространяется, и конструкция разрушается. Форма конструкции сильно влияет на усталость. Квадратные отверстия и острые углы приводят к повышенному напряжению, где начинается усталостная трещина.

Заявление: Уважайте оригинал, хорошие статьи стоят того, чтобы их делиться. Если имеется нарушение авторских прав, свяжитесь для удаления.