Въпрос 1.

Числените показатели за повечето от най- важните механични свойства на материалите- тези, определящи тяхната конструктивна якост, представляват напрежения получени при отнасянето на външното натоварване към сечението, в/у което то действа. Резултатите от механичните изпитвания до голяма степен зависят от схемата на напрегнатото състояние, възникваща в пробното тяло при различни условия на натоварване. За един и същи материал, изпитан при различни схеми, могат да се получат коренно различни ст-сти на показателите за якостните св-ва и пластичност.

Видове изпитвания:

- триосен опън; - двуосен опън; - едноосен опън; - усукване; - едноосен натиск; - триосен натиск.

Класификация на механичните изпитвания:

1) Според начина на прилагане на натоварването се различават два вида:

- изменящо се във времето натоварване- изпитване при статично, при динамично и при променливо натоварване;

- постоянно във времето натоварване- обикновено се провежда при високи температури за изследване на топлоустойчивостта на материала. За целта се определят стойности на напрежението, при което с течение на времето пробното тяло получава определена остатъчна деформация или се разрушава.

2) Специфични групи изпитвания за определяне на механичните св-ва на повърхностния слой: в първата от тях влизат изпитванията на твърдост, при които се оценява съпротивлението с/у пластично деформиране на повърхностния слой при локално контактно въздействие от страна на другото тяло.

3) При изпитванията на износване се определя износоустойчивостта на дет. при определени условия на триене или експлоатация.

Всички видове изпитвания могат да се провеждат при високи и при ниски темпер. В редица случаи е възможно да се оцени и влиянието на други външни фактори, като концентрация на напреженията.

Въпрос 2.

При решаване на различни задачи и инженерната практика не е достатъчно да се знаят стойностите на напреженията в определени отделни сечения на детайла и конструктивните елементи, а е необходима пълна представа за напреженията в произволно тяхно сечение. Резултатите от механичните изпитвания до голяма степен зависят от схемата на напрегнатото състояние, възникваща в пробното тяло при различните условия на натоварване. За един и същ материал, изпитван при различни схеми, могат да се получат коренно различни ст-сти на показателите за якостните св-ва и пластичност.

Коефициента на напрегнатото състояние a:

където t_max е максималното тангенциално напрежение, определящо възможността за развитие на пластична деформация и последващо разрушаване чрез срязване;

ⁿ_max- най- голямото приведено главно номинално напрежение, определящо възможността крехко разрушаване.

Ако при дадено напрегнато състояние a>1 то t_max >sⁿ_max с нарастване на натоварването t_max достига t_е преди настъпването на крехко натоварване и протичане на пластична деформация.

Ако a<1, то t_max <sⁿ_max и разрушаването чрез откъсване може да настъпи преди металът да се деформира.

Обикновено при определяне на механичните св-ва на слабо пластични материали се използват изпитвания с висока ст-ст на a, а пластичните материали и сплави се изпитват с помощта на изпитвания с твърда схема на напрегнато състояние.

Въпрос 3.

За да са в сила условията за подобие е необходимо еднакви пробни тела да бъдат изпитвани при еднаква схема на напрегнато състояние и еднакви физични условия. Трябва да бъдат спазвани три вида подобия:

1) геометрично подобие на геометричната форма и размери на пробните тела;

2) механично подобие на схемата на напрегнатото състояние, характера и скоростта на натоварването;

3) физическо подобие- на външните физични условия.

Условието за геометричното подобие се свежда до изискването пробните тела да имат геометрически подобна форма.ако формата им е еднаква и отношението на всеки два съответни размера са равни,т.е.

Формата и размерите на пробните тела оказват влияние в/у опитните резултати чрез схемата на напрегнатото състояние, която зависи от формата на тялото и разположението на приложните точки на външното натоварване.

Условието за механично подобие може да се изведе от така наречения закон за равно съответните относителни работи за деформиране са равни само при геометрично подобие на предизвиканите от тях относителни деформации. Ако се пренебрегне влиянието на скоростта на деформиране и обемните инерционни сили, механичното подобие трябва да осигурява еднаквост на напрегнатите състояния в сходни сечения на пробните тела. По такъв начин условието за подобие се свежда до изискването, всички действуващи в/у пробните тела външни сили да бъдат геометрично подобно насочени и приближени в съответстващите точки.

Условието за физичното подобие е свързано главно с влиянието не температурата, тъй като повечето от протичащите при изпитванията процеси са термично активируеми.

Температурите на топене, възвръщане, релаксация, и т.н. са различни за различни за различните материали. Ето защо за да има сравнимост на свързаните с тях свойства е необходимо абсолютната температура да се приведе в хомоложна, т.е. изразена в проценти от абсолютната температура на топене, което се приема за 100%.

Основната температура към физичните подобия спадат и енергийните режими на изпитване.

Въпрос 4.

Взимат се стандартни образци- 5 за опън и 21 за умора. Резултатите от изпитванията се определят от закона на Гаус.

Грешките, които могат да се получат са :

- систематични- грешки, на които природата им е известна т. е. могат да се определят по стойност и количество;

- случайни- не знаем тяхната природа. Те се считат за не отстраними и затова за тях е измислена теория на вероятностите. Също така тези са предвидени и зависят от голям брой фактори.

Елементи, които са ползвани:

- отклонения от средното значение във вид на дисперсия

- средно квадратично отклонение- определя доверителните граници в съчетание с доверителната вероятност;

- определяне на минималния брой базиране;

- критерии на Стюдент.

Въпрос 5.

Изпитването на едноосен опън при нормална температура е най разпространеното статично изпитване. То има няколко предимства пред останалите механични изпитвания: преди всичко това е възможността за сравнително лесен анализ и обработка на резултатите, като при това могат да бъдат определени едновременно няколко механически показателя на материала, явяващи се критерии за качеството му като при конструктивно, така и при технологично проектиране. Машините, с които се прави изпитването са с проста конструкция и се обслужват лесно, а измерваната апаратура позволява достигането на достатъчно висока точност.Има малко времетраене на изпитването и възможността за автоматизация.

Видове образци:

Образците трябва да имат такава форма, че в определена част в неговият обем да се осъществи линейно напрегнато състояние на опън.

Силите на опън трябва да дават две равнодействуващи приложени в центъра на тежестта на двете крайни части и да са по направление на оста на образеца.

l₀- работна дължина ;

L- начална изчислена дължина;

d₀- начален диаметър на работната дължина;

Пробните тела могат да бъдат с кръгло или правоъгълно напречно сечение на работната част и в практиката се наричат цилиндрични или плоски пробни тела.

Начини на захващане:

а) в зависимост от начина на закрепване на пробните тела: резбови челюсти , с опорни или подвижни елементи, клинове и т.н.

б) в зависимост о т начина на притискане: механични, пневматични и хидравлични машини.

Машини- повечето машини са универсални

1) Хидравлично- махало, торсионно силоизмерително устройство, при което се използват еластични елементи за сравнение, отчитащи се със значително по малка инертност.

2) Тензосъпротивителните силоизмерителни устройства: действието им се основава на така наречения тензоефект, изразяващ се в изменение на активното съпротивление на проводници при механичното им деформиране.

Съществуват още индуктивни, магнитноеластични, капацитивни и др. силоизмерителни устройства. При тензосъпротивителните възприематели за измерване на силите се разполагат върху някои от еластичните елементи на машината, през които се затваря силовата верига на натоварването. Използват се при измерване на деформации. Те се залепват непосредствено върху пробното тяло в рамките на началната му изчислителна дължина или върху някой еластичен елемент на тензометъра.

Въпрос 6.

Индикаторна диаграма ( P-Dl)

Съществуват три основни вида диаграми:

1- Характерна е за материали, разрушаващи се в еластичната област: - те са без забележима пластична деформация.

2- се получава при изпитване на материалите, равномерно деформиращи се до момента на разрушаване:

3- е характерна за материали, разрушаващи се след образуване на шийка в резултат на съсредоточена деформация.

Ако натоварването P бъде отнесено към началното лице на напречното сечение на работната част на образеца S₀, а абсолютното удължение DL- към началната изчислителна дължина L₀, се получава т. нар. Условна диаграма с координати s- условно напрежение и e- условно относително удължение.

Закон на Хук: s =Е .e

Е- модул на надлъжна еластичност ( на Юнг )

Граница на еластичност: дефинира се като максимално напрежение, при което след разтоварване на пробното тяло не се наблюдава остатъчна деформация.

На т.Е от условната диаграма съответства силата P_E, с помощта на която се определя условната граница на еластичност- напрежението, при което остатъчното удължение достига зададена стойност, най често 0,01%:

Въпрос 7.

Условното относително удължение, независимо от разпределението му по изчислителната дължина на пробното тяло, се определя със съотношението:

където L е абсолютно удължение на пробното тяло при промяна на началната дължина L₀ до величината L.

Истинското относително удължение се явява сума от безкрайно малки относителни удължения DL/L при променливо l:

Величината е наречена още и логаритмична деформация, представлява независим от началните абсолютни размери на пробното тяло показател на пластичността. Тя притежава и свойството просто сумиране, в случай, че деформирането е протекло на няколко етапа. Абсолютното остатъчно удължение DL_r е равно на отсечката ОU, върху първичната диаграма при опън, получена след прекарване през точка U на права, успоредна на началния праволинеен участък ОП. Пълното крайно удължение DL_t, равно на отсечката ОU, се получава след спускане на перпендикуляр от същата точка към оста на деформациите. Разликата DL_e=DLt-DL_U e равна на отсечката U U и представлява абсолютното еластично удължение, изчезващо в момента на разрушаването. Ако през точка М от диаграмата се прекара права, успоредна на праволинейният участък ОП, абсолютното остатъчно удължение се разделя на два компонента. Отсечката ОМ отговаря на равномерното удължение в момента на загуба на устойчивост DL_М, отсечката МU- на съсредоточената деформация в шийката DL_U. С други думи: А=А_m+A_U Стойността на А може да се определи по графичен път с използване на индикаторни диаграми, построени на базата на началната изчислителна дължина L₀.

Относителното свиване се определя със отношението:

и е условен показател за пластичността, тъй като лицето на напречното сечение на пробното тяло се изменя непрекъснато в хода на деформационният процес.

Относително свиване след разрушаване Z е отношението на разликата между началното и минималното лице на напречното сечение на пробното тяло след разрушаване спрямо началното лице на напречното му сечение:

където S_r е абсолютното остатъчно свиване след разрушаване.