Xem mẫu
- BIẾN DẠNG VÀ CƠ TÍNH
- BIẾN DẠNG & PHÁ HỦY VẬT LIỆU
• Vật liệu bắt đầu bị phá hủy thế nào?
• Độ bền của vật liệu?
• Ước lượng lực phá hủy?
• Tốc độ chịu tải, quá trình tải, ảnh hưởng nhiệt độ tới lực phá hủy?
Ship-cyclic loading
from waves. Hip implant-cyclic
loading from walking.
2
Adapted from Fig. 22.26(b),
Callister 7e.
Adapted from chapter-opening photograph, Chapter 8, Callister 7e. (by Neil
Boenzi, The New York Times.)
- Thuật ngữ
Tải trọng – Lực tác động lên mẫu khi thử.
Đo biến dạng – Thiết bị đo độ dài mẫu khi thử
nghiệm.
Ứng suất kỹ thuật – Tải chia cho diện tích mặt cắt
ngang của vật liệu thử.
Biến dạng kỹ thuật – Phần vật liệu biến dạng trên
một đơn vị chiều dài khi thử kéo.
Thử kéo: Biểu đồ ứng suất - kéo
Các tính chất khi kéo
Ứng lực và lực nén thực
Thử uốn, thử dòn
Độ cứng vật liệu
- ỨNG SUẤT & BIẾN DẠNG
• Lực kéo, s: • Lực trượt, t:
Ft Ft F
Diện tích, A
Diện tích, A Fs
Fs
Ft Ft
s= F Ft
Ao
Diện tích
Ban đầu Đơn vị ứng suất:
N/m2 or lb/in2
4
- Ứng suất (s)
kéo và nén
F
s=
Ao
Biến dạng (e)
do kéo và nén
Tải kéo Tải nén
Ứng suất trượt
Fs
t =
Ao
Biến dạng trượt Góc biến dạng
g = tan q do xoắn f
- PHỔ BIẾN NHẤT: BIẾN DẠNG KÉO
Lực tác dụng: Kéo, nén, uốn, va đập, mài, đâm….
Ứng xử của vật liệu: Phụ thuộc bản chất, hình dáng, kích thước, điểm đặt
lực…
Trong trường hợp chung: Phải có qui định.
Máy kéo
Mẫu biến dạng
6
- Đường cong ứng suất kéo – biến dạng
Giới hạn
bền kéo
s UTS 3 Tạo cổ
Giới hạn Hóa cứng
đàn hồi
sy khi biến dạng
4
2 Đứt, gãy
Phá hủy
Vùng đàn hồi
Vùng dẻo góc nghiêng =Young’s (elastic)
modulus giới hạn đàn hồi
Vùng dẻo
Vùng đàn hồi giới hạn bền kéo
hóa cứng khi biến dạng
phá hủy
σ =Eε 7
σ 1
E= E=
σy Biến dạng (e ) (DL/Lo)
ε ε 2 ε1
- CÁC TÍNH CHẤT CƠ HỌC QUAN TRỌNG TỪ
THỬ KÉO
Modul Young: Độ nghiêng của đường cong ứng
suất – biến dạng, thường là hằng số (đã biết) đặc
trưng cho mỗi vật liệu.
Giới hạn đàn hồi: Giá trị của lực tại điểm biến
dạng, tính từ biểu đồ modul Young theo tỷ lệ % bù
(thường bù = 0.2%).
Bền kéo tới hạn: Giá trị cao nhất của ứng lực trên
đường cong ứng suất – biến dạng, .
Phần trăm kéo dài: Sự thay đổi chiều dài mẫu
chia cho độ dài ban đầu, tính theo %
8
- Các hình thức biến dạng cơ học
Phụ
Thuận Hóa Giới hạn
Biến dạng thuộc Loại vật liệu
nghịch bền chảy
thời gian
Đàn hồi 0 + 0 0 Tất cả các vật liệu
Đàn hồi + + 0 0 Cao su, chất dẻo, bê tong,
trễ hợp kim Fe – C, hợp kim từ
Dẻo 0 0 + + Các kim loại (0 < T < Tnc)
Chảy + 0 0 0 Thủy tinh, polymer nhiệt
nhớt dẻo (T > Tg)
Dão + 0 + + Kim loại (T>0,3 Tnc),
polymer nhiệt dẻo 9
(T>0,5Tnc), gốm (T>0,9Tnc)
- SO SÁNH ĐỘ BỀN VÀ NĂNG LƯỢNG LIÊN KẾT E
• Modul đàn hồi, E
modul đàn hồi
F DL
=E
Ao Lo
E ~ đường cong tại ro
Energy
E lớn nếu Eo lớn.
unstretched length
ro
r
smaller Elastic Modulus
larger Elastic Modulus 11
- BIẾN DẠNG ĐÀN HỒI
BIẾN DẠNG TUYẾN TÍNH VÀ PHI TUYẾN
Biến dạng đàn hồi tuyến Biến dạng phi tuyến
tính: (Cho trường đẳng (cho biến dạng thuận
hướng) nghịch, đàn hồi)
Định luật Hooke: Qui luật tuyến tính chỉ với
Cho kéo, nén:
s = E.e biến dạng rất nhỏ, còn là
phi tuyến. Khi đó E
Trượt (xê dịch): t = G.g ≠const, mà là hàm ứng
Ép ba chiều: P = - K.ΔV/V suất:
Các modul đàn hồi E, trượt G, s = E(s).e
ép K liên hệ bằng hệ số
Poisson m:
(tỷ số co ngang/ giãn dài) F Tuyến tính
K = E/(1 – 2 m)
G = E/2(1+2 m) Phi tuyến
Đa số vật liệu có m 0,3 & E 11
2,6G
d
- BIẾN DẠNG ĐÀN HỒI
3. Unload
1. Initial 2. Small load
bonds bonds
stretchstretch
return to
return to
initial initial
d d
F F
2
- Ứng xử ứng suất –
biến dạng, điển hình
với kim loại là biến
dạng đàn hồi và dẻo,
giới hạn tỷ lệ P và độ
bền σy, xác định bằng
0.002 bù kéo (tại điểm
ghi nhận biến dạng
dẻo)
P là điểm chuyển biến
dạng đàn hồi sang
biến dạng dẻo. 13
- Đường cong ứng suất – biến dạng
• Vùng đàn hồi (điểm 1 –2)
- Vật liệu trở lại hình dạng ban đầu khi thôi tác dụng lực.
- Ứng lực tỷ lệ tuyến tính với biến dạng.
σ
σ =Eε or E=
ε
σ : Ứng lực (psi)
E : Modul đàn hồi (Young’s Modulus) (psi)
ε : Ứng lực (in/in)
- Điểm 2 : giới hạn đàn hồi: điểm xảy ra biến dạng vĩnh viễn
( Nếu vượt qua, vật liệu không thể lấy lại hình dạng ban đầu)
- Đường cong ứng suất – biến dạng
• Hóa cứng do biến dạng
•- Nếu vật liệu chịu tải ngược lại (nén) tới điểm 4, đường
cong sẽ trở lại điểm 3 với cùng modul đàn hồi (hai đường //
cùng góc nghiêng).
-Vật liệu sẽ có giới hạn đàn hồi cao hơn
-Sư tăng giới hạn đàn hồi bởi biến dạng vĩnh viễn của vật liệu
được gọi là hóa cứng do biến dạng (Strain Hardening).
- Đường cong ứng suất – biến dạng
• Lực kéo (điểm 3)
-Giá trị ứng suất cao nhất trên đường cong được gọi là bền
kéo (TS) hoặc giới hạn bền khi kéo (UTS).
- Đó là ứng suất maximum mà vật liệu có thể chịu mà
không bị gãy.
• Phá hủy (điểm 5)
- Nếu vật liệu bị kéo dài trước điểm 3, ứng suất giảm
ngay khi tạo cổ và sự biến dạng không đồng nhất xảy ra.
-Vật liệu bị phá hủy tại điểm 5.
- Đường cong ứng suất – biến dạng
(của thép và cao su)
Trước điểm “B”, the yield strength, các biến dạng là đàn hồi
- ĐÀN HỒI TRỄ
Có sự lệch pha giữa ứng suất và biến dạng về thời gian (trễ).
Bản chất: k.tán sai lệch điểm, dao động lệch chốt hai đầu,
chảy tại mặt phân cách (biên), chuyển pha…
19
- BIẾN DẠNG ĐÀN HỒI
nguon tai.lieu . vn
