Определение твердости материалов по Шору и Моосу.

Существуют динамические методы определении твердости, например, метод упругой отдачи или метод Шора. При определении твердости по данному методу измеряется высота отскока бойка, свободно падающего на поверхность образца с определенной высоты. В методе упругой отдачи используется стальной боек цилиндрической формы, на нижнем конце которого помещен наконечник с вмонтированным алмазом в форме усеченного конуса со сферическим закруглением. Если испытуемый материал имеет большую твердость и упругость, то при ударе бойка только небольшая часть энергии затрачивается на деформацию материала, остальная часть возвращается бойку и подбрасывает его вверх. Если испытуемый материал мягкий, то большая часть энергии тратится на пластическую деформацию. Вследствие этого стандартный боек отскакивает от различных материалов на различную высоту, и данная высота принимается за показатель твердости. По Шору определяют твердость не только металлов, но и весьма мягких материалов, таких как резины и эластомеры. Для определения твердости керамики, природных и искусственных камней, ситаллов, стекла и других материалов применяют минералогическую шкалу (метод Мооса). В методе Мооса твердость поверхности контролируют с помощью пробных минералов, каждому из которых присвоена определенная цифра твердости по шкале Мооса: тальк – 1; гипс – 2; известняк – 3; флюорит – 4; апатит – 5; полевой шпат – 6; кварц – 7; топаз – 8; корунд – 9; алмаз – 10. Острой гранью пробного минерала легким и равномерным нажатием проводят по поверхности испытуемого образца, затем образец осматривают. Твердость поверхности образца соответствует твердости того пробного минерала, который предшествует минералу, повреждающему поверхность испытуемого образца.

Ударные исп-я материалов.

Исп-я образцов матер-в сопротивлению удару проводят на машинах, наз копрами, к-рые по своему принципу действия делятся на вертикальные, маятниковые и ротационные. При исп-х на вертик-х копрах опред-ся сопротивление образца повторным ударам «бабы» опред-ой массы падающей с заданной высоты. Исп-я продолжают до разрушения и опред-т число требуемых для этого ударов. Также может опред-ся величина работы деформации (А), затраченной на разрушение. G – масса «бабы»; q ускорение своб-го падения, v0 и v скорость падения “бабы» до и после удара. В случае исп-й на ротационном копре закрепленный образец ломается ударом ножа, закреп-ого на периферии стального диска вращающегося с опред-ой скоростью, а энергию, затраченную на излом, опред-т по изменению скорости или ускорения диска. Мех-ие св-ва матер-в склонных к хрупкому разрушению опред-т на маятниковых копрах. Исп-я осущ-т одним ударом тяжелого молота, разрушающего образец. У металлов или пластмасс делают надрез, чтобы затруднить пластическую деформацию, у хрупких матер-ов надрез не нужен. Работа, затраченная на излом Исходный запас энергии (Е0) и остаток энергии (Е) маятника, G – масса маятника, l – длина маятника. В конечном итоге опред-т ударную вязкость образца ;S – площадь поперечного сечения образца в месте надреза.

 

Усталостные исп-я матер-ов

Во время усталостных исп-й на образец дейст-т циклические напряж-я, в основном, подчиняющиеся синусоидальному закону. Наиболее распростр-ая схема нагружения при усталостных исп-ях – изгиб при вращении образца. Нагрузку приклад-т в 2 точках, что обеспеч-т постоянство изгибающего момента по всей длине образца. Помимо схемы чистого изгиба часто применяют круговой изгиб консольно закрепленного образца. В этом случае max изгибающий момент достигается только вблизи основания консоли. Хаар-ки выносливости зависят от размера образца. Рез-ты усталостных исп-й очень чувств-ны к состоянию поверх-ого слоя образца. Первичным рез-том усталостного исп-я единичного образца яв-ся число циклов нагружения до разрушения при заданных хар-ах цикла. Для исп-й необходимо провести целую серию опытов и в рез-те можно опред-ть предел выносливости – наибольшее знач max напряжения цикла, при действии к-рого не происходит усталостного разрушения образца после заданного числа циклов нагружения. По рез-там исп-й строят кривую усталости, в координатах: max напряжение цикла (s_max) – долговечность (N - число циклов нагружения до момента разрушения образца). По мере уменьшения max напряжения цикла долговечность материалов возрастает. Для каждого образца опред-т усталостную долговечность – число циклов нагружения, к-рое выдерживает материал перед разрушением при опред-ом напряжении.