Qırılma gücü materialşünaslıqda və mühəndislikdə mühüm rol oynayan əsas xüsusiyyətdir və materialın stres altında, xüsusən də uğursuzluğa məruz qaldıqda necə davranacağını müəyyən etməyə kömək edir. O, materialın qırılmadan əvvəl dözə biləcəyi maksimum gərginliyə dair fikir verir, mühəndislərə və materialşünaslara müxtəlif tətbiqlər üçün uyğun materialları seçmək üçün lazım olan məlumatları təklif edir. Bu hərtərəfli məqalədə biz qırılma gücünün nə olduğunu, onun əhəmiyyətini, müxtəlif qırılma rejimlərini və istehsal mühitində necə sınaqdan keçirilə biləcəyini araşdıracağıq. Bundan əlavə, biz sınıq gücü testi ilə bağlı çətinliklərə və gərginlik-gərilmə əyrisini başa düşməyin vacibliyinə diqqət yetirəcəyik.
Sınıq Gücü nədir?
Qırılma gücü, qırılma ilə xarakterizə olunan fəlakətli nasazlıqdan əvvəl materialın dözə biləcəyi maksimum stres və ya gücə aiddir. Bu nasazlıq, materialın daxili strukturu artıq tətbiq olunan yükü idarə edə bilmədiyi zaman baş verir və nəticədə çatlaqların yayılması ilə nəticələnir və nəticədə tam qırılmaya səbəb olur. Tipik olaraq təzyiq vahidləri ilə ifadə edilir, məsələnpaskal (Pa) or kvadrat düym üçün funt (psi), qırılma gücü mühəndislərə materialların real dünya şəraitində, xüsusən də nasazlığın fəlakətli ola biləcəyi struktur tətbiqlərində necə işləyəcəyini proqnozlaşdırmağa kömək edən vacib xüsusiyyətdir.
Materialın qırılma gücü onun da daxil olduğu bir sıra amillərdən asılıdırkristal qəfəs tərkibi, ərintisi və ya kompozit strukturu, vəistehsal prosesləriiştirak edir. Materiallar, əsasən atom quruluşuna və atomlar arasındakı əlaqə növünə görə müxtəlif səviyyələrdə qırılma gücü nümayiş etdirir.
Qırılma gücünə görə material növləri:
- Kövrək Materiallar: Beton, keramika və boz çuqun tez-tez sıxılma altında güclüdür, lakin aşağı qırılma gücü nümayiş etdirir. Bu materiallar sıxılma qüvvələrini yaxşı idarə edə bilər, lakin dartılma və ya əyilmə stressləri altında asanlıqla uğursuz olur.
- Çevik materiallar: Yüngül polad, alüminium və bir çox polimerlər ümumiyyətlə daha aşağı sıxılma gücünə malikdir, lakin daha yüksək qırılma gücünə malikdir. Bu materiallar sıradan çıxmazdan əvvəl plastik şəkildə deformasiyaya uğraya bilər ki, bu da enerjini udmağa və çatlamadan daha böyük gərginliyə tab gətirməyə imkan verir.
Qırılma gücü əhəmiyyətli dərəcədə dəyişdirilə bilərxarici amillərtemperatur, yüklənmənin baş vermə sürəti, materialda qüsurların və ya qüsurların olması və tətbiq olunan gərginliyin xarakteri (istər dartma, sıxma, kəsmə və s.) kimi.
Materiallarda qırılma rejimləri
Müxtəlif qırılma rejimlərini başa düşmək, materialın müxtəlif stres ssenariləri altında necə reaksiya verəcəyini müəyyən etməyə kömək edir. Ən çox yayılmış sınıq üsullarına dartılma, sıxılma və əyilmə sınıqları daxildir. Hər bir rejim müxtəlif stres paylamalarını və uğursuzluq mexanizmlərini əhatə edir.
1. Dartma sınığı:
Dartma qırılması materialı bir ox boyunca ayıran xarici qüvvəyə məruz qaldıqda baş verir. Bu tip qırılma adətən təmiz gərginlik altında olan materiallarda baş verir və bu, tətbiq olunan dartılma yükünə perpendikulyar bir müstəvidə materialın ayrılması və ya qırılması ilə xarakterizə olunur.
- İlkin deformasiya: Material əvvəlcə məruz qalırelastik deformasiya, burada material tətbiq olunan yük istiqamətində uzanır. Deformasiya bərpa edilə bilər, yəni qüvvə çıxarıldıqdan sonra material orijinal formasına qayıdır.
- boyun əymək: Yük artdıqca, lokallaşdırılmış bölgə daha əhəmiyyətli dərəcədə deformasiyaya başlayır. Bu mərhələ kimi tanınırboyun əymək, maksimum gərginlik nöqtəsində kəsik sahəsinin azalmasına səbəb olur. Material uzanır və onun kristal sərhədləri sürüşür.
- Son Dartma Gücü (UTS): Son dartılma gücü boyun nahiyəsi kritik hala gəlməzdən əvvəl materialın dözə biləcəyi maksimum gərginliyə aiddir və bu, qırılmanın bütün kəsik boyunca sürətlə yayılmasına səbəb olur.
2. Kompressiv qırıq:
Kompressiv qırılma, material yük oxu boyunca bir-birinə itələyən qüvvələrə məruz qaldıqda baş verir. Bu cür qırıqlar nəticələnirqabarıq, sarsıdıcı, vəparçalanmamaterialdan. Sıxıcı sınıqlar adətən materialın tətbiq olunan sıxılma gərginliyinə qarşı durmaq üçün mübarizə apardığı üçün çoxlu qırılmalarla nəticələnir.
- Elastik deformasiya: İlkin mərhələdə material məruz qalırelastik deformasiya, yük çıxarıldıqdan sonra bərpa oluna bilər. Bununla belə, yük artdıqca material plastik deformasiya mərhələsinə keçir.
- Plastik deformasiya və qabarıqlıq: Çevik materiallarda sıxıcı yüklər tətbiq olunan yükə perpendikulyar qabarıqlıq kimi özünü göstərən plastik deformasiyaya səbəb olur. Kövrək materiallar, əksinə, elastiklik həddi keçdikdən sonra adətən qırılır, çünki onların əhəmiyyətli plastik deformasiyaya məruz qalma qabiliyyəti yoxdur.
- Son Güc: Material öz yerinə çatdıqdason sıxılma gücü, tətbiq olunan yük altında materialın parçalanmasına və ya çökməsinə səbəb olan çoxsaylı çatlar yarana bilər.
3. Əyilmə sınığı:
Bükülmə qırılması, materialın xarici əyilmə qüvvəsi səbəbindən həm dartılma, həm də sıxılma gərginliyinə məruz qaldıqda baş verir. Tipik bir əyilmə sınığı, materialın uzanma yaşadığı və materialın qalınlığı boyunca yayıldığı dartılma tərəfində yaranır.
- Dartma və sıxma gərginlikləri: Materialın xarici lifləri (yüklənmiş tərəfdə) dartılma gərginliyi, daxili liflər isə (tətbiq olunan yükün əksinə) sıxılma gərginliyi yaşayır. Bu gərginliklər krekinq və ya deformasiya ehtimalının daha çox olduğu dartılma tərəfində nasazlıq yaradır.
- Çatların yayılması: Tətbiq olunan əyilmə qüvvəsi artdıqca, çatlar dartılma tərəfində başlayır və materialın qalınlığı boyunca tamamilə yayıla bilər və bu, uğursuzluğa səbəb ola bilər.
Sınıq Gücünü Müəyyən etmək üçün Testlər
Materialların qırılma gücünü təyin etmək üçün istifadə edilən bir neçə standart testlər var. Bu testlər materialın müxtəlif yükləmə şəraitində necə işləyəcəyini anlamaq üçün vacibdir. Ümumi qırılma müqaviməti testlərinə dartılma, sıxılma və zərbə testləri daxildir.
1. Dartma Testi:
Dartma sınağında standartlaşdırılmış nümunə aboyunlu (it sümüyü)forma təmiz gərginlikdə eksenel yüklənməyə məruz qalır. Bu test materialın gərginliyə necə reaksiya verdiyini qiymətləndirməyə kömək edir, onun haqqında məlumat verirelastik və plastik fazalar, son dartılma gücü (UTS), vəfasilə zamanı uzanma.
- Nəticə: UTS dəyəri materialın qırılacağı gərginliyi təmsil edir. Dartma testi həmçinin elastiklik və plastik deformasiya potensialı haqqında məlumat verir.
2. Sıxılma Testi:
Sıxılma testi standartlaşdırılmış sınaq blokunun eksenel olaraq təmiz sıxılma qüvvəsi ilə yüklənməsini nəzərdə tutur. Bu test materialın sıxılmaya qarşı durma qabiliyyətini qiymətləndirir və onun haqqında məlumat verirsıxılma gücüvəsıxılma modulu.
- Nəticə: Test materialın artıq sıxılma qüvvəsinə tab gətirə bilməyəcəyi və plastik deformasiyaya uğramağa və ya uğursuzluğa düçar olduğu nöqtəni müəyyən etməyə kömək edir.
3. Təsir Testi:
Zərbə sınağı materialın ani, dinamik yüklərə tab gətirmə qabiliyyətini qiymətləndirmək üçün aparılır. Bir nümunə, adətənçentikliçatlaqların başlamasını təşviq etmək üçün yüksək sürətli zərbə vurur. Zərbə zamanı udulan enerji və ya qırılma dərəcəsi ölçülür.
- Nəticə: Bu test kimi xüsusiyyətləri müəyyən etməyə kömək edirtəsir gücüvəsərtlik, dinamik və ya şok yükləmə şərtlərinə məruz qalan materiallar üçün çox vacibdir.
İstehsalda Sınıq Gücü Testinin Faydaları
Qırılma gücünün sınaqdan keçirilməsi xüsusi tətbiqlər üçün materialların seçilməsinə rəhbərlik edən əsas anlayışları təmin edir. Bəzi əsas üstünlüklərə aşağıdakılar daxildir:
- Zəif cəhətlərin müəyyən edilməsi: Sınaq istehsalçılara müəyyən şərtlərdə vaxtından əvvəl sıradan çıxmağa səbəb ola biləcək materiallarda potensial qüsurları və ya zəiflikləri aşkar etməyə imkan verir.
- Material seçimi: Fərqli materiallar müxtəlif qırılma güclərini nümayiş etdirir və bu davranışları başa düşmək mühəndislərə xüsusi tətbiqlərdə gözlənilən gərginliyə tab gətirə bilən materialları seçməyə kömək edir.
- Dizayn Optimizasiyası: Sınıq gücü testi dizaynda gərginlik konsentrasiyalarını və ya zəif nöqtələrini müəyyən etməyə kömək edir, mühəndislərə daha yaxşı performans üçün material seçimi və dizayn həndəsəsini optimallaşdırmağa imkan verir.
- Təhlükəsizlik: Qırılma gücü testlərinin aparılması xüsusi yükləmə şəraitində uğursuz ola biləcək materialları müəyyən etməyə kömək edir, aerokosmik, avtomobil və tibbi cihazlar kimi kritik tətbiqlərdə riskləri azaldır.
İstehsalatda Qırılma Gücünün Sınaq Çətinlikləri
Əhəmiyyətinə baxmayaraq, istehsalda qırılma gücünün sınaqdan keçirilməsi bir sıra çətinliklərlə üzləşir:
- Material dəyişkənliyi: Hətta eyni istehsal partiyası daxilində material xassələri fərqli ola bilər ki, bu da sınıq müqavimətinin sınaq nəticələrində uyğunsuzluqlara səbəb olur. İstehsal miqyası kimi, materialların əmtəələşməsi gizli dəyişkənliyə səbəb ola bilər.
- Nümunə ölçüsü və həndəsə: Test nümunəsinin ölçüsü və forması qırılma gücü nəticələrinə əhəmiyyətli dərəcədə təsir göstərir. Kiçik test nümunələri, xüsusən də mürəkkəb həndəsələr cəlb edildikdə, daha böyük komponentlərin davranışını dəqiq şəkildə əks etdirməyə bilər.
- Yükləmə şərtləri: Sınıq gücü yükləmə şəraitindən asılı olaraq dəyişə bilər, bu da laboratoriya sınaqlarında real dünya stres ssenarilərini simulyasiya etməyi çətinləşdirir.
- Ətraf Mühit Faktorları: Temperatur, rütubət və kimyəvi təsir kimi amillər materialın qırılma gücünə təsir edə bilər. Nəzarət olunan ekoloji şəraitdə sınaq xüsusi avadanlıq tələb edir.
- Gərginlik dərəcəsi həssaslığı: Bəzi materiallar sürətdən asılı qırılma xüsusiyyətlərini nümayiş etdirir, yəni qırılma gücü yükün nə qədər tez tətbiq olunduğuna görə dəyişə bilər və bu, sınaq nəticələrini çətinləşdirir.
Stress-Gərginlik Əyrisi və Qırılma Gücü
Thestress-deformasiya əyrisiqrafik olaraq materialda tətbiq olunan gərginlik və nəticədə yaranan gərginlik arasındakı əlaqəni əks etdirir. O, materialın yük altında necə deformasiyaya uğraması barədə qiymətli məlumat verir və mühəndislərə materialın mexaniki davranışını, xüsusən də onun qırılma gücü baxımından anlamağa kömək edir.
- Elastik deformasiya: Yükləmənin ilkin mərhələsində material elastik deformasiyaya məruz qalır, burada gərginlik və deformasiya mütənasibdir. Yükü götürdükdən sonra material orijinal formasına qayıdır.
- Plastik deformasiya: Gərginlik artdıqca material plastik deformasiya bölgəsinə daxil olur və burada material daimi forma dəyişiklikləri yaşayır.
- Ən Güc və Qırılma Nöqtəsi: Materialın artıq tətbiq olunan yükə tab gətirə bilməyəcəyi nöqtə qırılma nöqtəsi kimi tanınır və tez-tez gərginlik-deformasiya əyrisində qeyd olunur.son dartılma gücü (UTS).
Sınıqların xüsusiyyətləri və növləri
Sınıq xüsusiyyətləri materialın stres altında davranışı haqqında dəyərli fikir verə bilər. Əsas xüsusiyyətlərə aşağıdakılar daxildir:
- Bölünmə təyyarələri: Materialın qırıldığı hamar, düz təyyarələr, çox vaxt kristal sərhədləri boyunca.
- Dimples: Sınıq səthində yuvarlaq çökəkliklər, çevik qırılma və enerji udma göstəricisi.
- Dodaqları kəsin: Mikro-boşluğun birləşməsi üçün xarakterik olan lifli və ya tozlu teksturalar nümayiş etdirən qırıq səthlər.
- Hackles: Çatların yayılma istiqamətini göstərən sınıq səthində şevron naxışları.
Keramika və şüşənin qırılma gücü
kimi materiallarkeramikavəqeyri-üzvi şüşəatom quruluşlarına görə fərqli qırılma davranışları nümayiş etdirirlər.
- Keramika: Yüksək gücü və sərtliyi ilə tanınan keramika həm də çox kövrəkdir. Güclü atom bağlarına malikdirlər, lakin məhdud plastik deformasiya qabiliyyətinə malikdirlər, bu da onları kritik stres səviyyələrinə məruz qaldıqda qəfil qırılmaya meylli edir.
- Qeyri-üzvi şüşə: Keramikadan fərqli olaraq, qeyri-üzvi şüşə (məsələn, silisium şüşəsi) amorf bir quruluşa malikdir və gərginliyin daha vahid paylanmasına səbəb olur. Keramikadan daha yüksək qırılma gücünə malik olsa da, gücünü kəskin şəkildə azalda bilən səth qüsurlarına da çox həssasdır.
Nəticə
Qırılma gücü əhəmiyyətli bir gərginliyə məruz qalacaq komponentləri və ya strukturları layihələndirərkən mühəndislərin və material alimlərinin nəzərə almalı olduğu kritik material xüsusiyyətidir. Materialların qırılma gücünü və ona təsir edən amilləri başa düşmək material seçimini optimallaşdırmağa, məhsulun təhlükəsizliyini artırmağa və dizayn səmərəliliyini artırmağa kömək edə bilər. Dartma, sıxma və ya zərbə sınağı vasitəsilə, sınıq gücünün dəqiq qiymətləndirilməsi aerokosmikdən tutmuş tibbi cihazlara qədər müxtəlif sahələrdə məhsulların etibarlılığını və dayanıqlığını təmin etmək üçün çox vacibdir.
Göndərmə vaxtı: 25 yanvar 2025-ci il
