Tes ketegangan bagaimana hal itu dilakukan, sifat, contoh

A tes ketegangan Ini adalah tes eksperimental yang dilakukan pada sampel material untuk menentukan seberapa banyak upaya ketegangan. Berkat Anda dapat mengetahui banyak sifat mekanik material dan menentukan apakah itu sesuai untuk desain tertentu.

Sampel biasanya merupakan silinder yang disebut tabung reaksi. Ini mengalami ketegangan, terdiri dari menerapkan dua gaya berlawanan di ujung yang meregangkan batang dan mengubah bentuknya. Esai terus melakukan upaya yang meningkat, sampai spesimen akhirnya pecah.

Gambar 1. Mesin uji tegangan. Sumber: Wikimedia Commons.

Catatan dari besarnya gaya dan deformasi yang mereka hasilkan dalam spesimen, dari kekuatan kecil yang tidak menyebabkan deformasi permanen, hingga tegangan yang disebabkan oleh kerusakan potongan.

Di sana akhir pengumpulan data dan grafik upaya-upaya diuraikan, yang akan berfungsi untuk menganalisis perilaku bahan seperti logam, keramik, semen, kayu dan polimer.

[TOC]

Apa yang digunakan untuk percobaan uji ketegangan?

Percobaan dilakukan oleh mesin khusus seperti yang ditunjukkan pada Gambar 1, yang memberikan upaya yang diperlukan untuk memuat dan kemudian mengunduh materi untuk mengevaluasi deformasi.

Sedangkan untuk spesimen, ini adalah tabung dengan penampang konstan, dengan cara silinder, persegi panjang atau persegi, yang dimensinya distandarisasi. Ekstrem lebih luas untuk memfasilitasi penundukan sampel, seperti yang terlihat pada Gambar 2 kiri.

Panjang awal l_{salah satu} Wilayah yang dikalibrasi pada tabung spesimen diukur dan ditandai. Kemudian dipegang oleh rahang ke mesin uji dan ini dimulai.

Gambar 2. Di sebelah kiri tabung baja dan kanan spesimen yang sama sudah retak. Tes ketegangan adalah tes destruktif. Sumber: Wikimedia Commons.

Properti dan data yang diperoleh

Bahan memiliki berbagai perilaku dalam menghadapi ketegangan, ditunjukkan pada grafik berikut yang baja digunakan. Upaya yang diterapkan dalam sumbu vertikal dilambangkan dengan huruf Yunani σ dan deformasi kesatuan pada sumbu horizontal, yang disebut ε.

Itu dapat melayani Anda: Rutherford Atomic Model: History, Experiments, Postulate

Deformasi kesatuan tidak memiliki dimensi, karena itu adalah hasil bagi antara perubahan panjang uji ΔL = l_F - L_{salah satu} dan panjang awal. Jadi:

ε = Δl / l_{salah satu}

Untuk bagiannya, besarnya upaya σ adalah gaya/lintas -ecectional alasan.

Dalam grafik dua daerah penting dibedakan: zona elastis dan zona plastik.

Gambar 3. Kurva usaha-deformasi untuk baja. Sumber: Mekanika Material. Hibbeler, R.

Area elastis

Ketika upaya ketegangan σ kecil, deformasi proporsional, apa yang dikenal sebagai hukum Hooke:

σ = y ε

Setelah upaya berhenti, tubuh kembali ke dimensi aslinya. Ini adalah daerah elastis berwarna pada Gambar 3, yang meluas ke titik yang disebut batas proporsionalitas. Sejauh ini materi mematuhi hukum Hooke.

Proporsionalitas konstan dan merupakan Modul muda, Karakteristik material dan yang dapat ditentukan dari tes tegangan dan kompresi.

Modul Young memiliki unit tekanan, dalam sistem internasional [y] = n / m^2 = pa. Deformasi kesatuan, seperti yang telah dikatakan, tanpa dimensi, oleh karena itu upaya σ juga memiliki dimensi gaya per unit bagian silang -ecectional dan di SI unitnya akan menjadi pascal: [σ] = n/ m^2 = pa.

Dari batas proporsionalitas dan meningkatkan upaya berlangsung di wilayah di mana deformasi reversibel tetapi tidak mematuhi hukum Hooke. Berakhir pada titik dari mana tubuh dideformasi secara permanen, disebut batas elastis.

Zona plastik   

Kemudian material memasuki wilayah perilaku plastik. Setelah area perilaku elastis terlampaui, baja memasuki wilayah Upaya menghasilkan atau creep, di mana spesimen cacat tetapi tidak pecah, meskipun upaya tetap konstan dalam σ_DAN.

Dapat melayani Anda: pelebaran termal

Mengatasi zona transfer deformasi meningkat dengan upaya yang diterapkan, tetapi tidak lagi dengan cara linier.

Pengalaman material berubah pada tingkat molekuler dan pengerasan dengan deformasi terjadi. Oleh karena itu kita melihat bahwa peningkatan upaya diperlukan untuk mencapai deformasi.

Batas area ini ada di Upaya terakhir. Bahan dianggap rusak pada titik ini, meskipun spesimen masih dalam sebuah bagian. Dari sana beban yang diperlukan untuk menghasilkan deformasi berkurang dan spesimen semakin menipis (ketat) sampai akhirnya patah (Gambar 2, kanan).

Kurva ini dan daerahnya disebut upaya fraktur konvensional. Tapi di atasnya ada kurva terputus, disebut Upaya fraktur sejati, yang diperoleh dengan mendaftarkan panjang spesimen instan atau sejati, alih -alih bekerja dengan panjang asli untuk menemukan deformasi kesatuan, seperti yang dijelaskan di awal.

Kedua kurva, yang benar dan yang konvensional, bertepatan di bidang upaya kecil ke zona zidance. Ngomong -ngomong, bahan tersebut diharapkan bekerja dalam kisaran elastis untuk menghindari deformasi permanen yang mencegah fungsi yang tepat dari bagian yang diproduksi.

Jadi di antara data terpenting yang diperoleh dari persidangan adalah upaya σ_DAN yang menentukan batas elastis.

Contoh tes ketegangan

Bahan yang digunakan sebagai model dalam deskripsi sebelumnya adalah baja, yang penggunaannya luas dalam konstruksi dan industri. Tetapi ada banyak bahan seperti beton, beton, berbagai logam, paduan dan kayu, yang juga digunakan secara luas.

Dapat melayani Anda: Sistem Termodinamika: Properti, Jenis, Contoh

Masing-masing memiliki kurva upaya-up-up yang bersifat karakteristik, dan menurut respons mereka terhadap ketegangan atau traksi, mereka diklasifikasikan ke dalam dua kategori: rapuh atau ulet.

Bahan yang rapuh dan ulet

Dalam grafik berikut σ versus ε (Tegangan regangan) bahan rapuh dibandingkan (Rapuh) dan tamak (ulet), meskipun perlu untuk mengklarifikasi bahwa bahan yang sama dapat memiliki satu atau respons lain tergantung pada faktor -faktor seperti suhu. Pada suhu rendah, bahan cenderung rapuh.

Perbedaan luar biasa antara keduanya adalah bahwa bahan rapuh tidak memiliki daerah hasil atau memiliki yang sangat kecil. Segera setelah batas elastis melebihi spesimen rusak. Di sisi lain, bahan ulet menyerap lebih banyak energi sebelum pecah, karena mereka memiliki zona plastik yang luas.

Gambar 4. Kurva upaya-deformasi untuk bahan ulet dan bahan rapuh. Sumber: Wikimedia Commons.

Tes tegangan berguna untuk mengklasifikasikan material, lebih disukai sesuai dengan penerapan penggunaan bahan ulet, karena mereka menyerap lebih banyak energi dan mampu berubah bentuk jauh sebelum patah.

Juga harus dicatat bahwa sementara beberapa bahan rapuh pada ketegangan, upaya lain dapat melawan lebih baik, seperti yang akan kita lihat di bawah.

Respons berbagai bahan terhadap uji tegangan

-Besi cor abu -abu: rapuh dalam ketegangan, lebih tahan dalam kompresi.

-Perunggu: ulet.

-Konkret: rapuh tergantung pada jenis campuran, tetapi sangat tahan dalam kompresi. Saat itu akan mengalami ketegangan, itu membutuhkan penguatan oleh batang baja.

-Kayu: Menurut asalnya, dia cukup ulet.

-Baja: Rapuh saat Anda memiliki kandungan karbon tinggi.

-Metacrylate: ulet saat meningkatkan suhu.

Referensi

1. Bir, f. 2010. Mekanika Bahan. Bukit McGraw. Ke -5. Edisi.
2. Cavazos, J.L. Mekanika Bahan. Dipulihkan dari: YouTube.com.
3. Hibbeler, R. 2011. Mekanika Bahan. Edisi Kedelapan. Pearson.
4. Collins, d. Tip Gerakan Linier. Sifat mekanis bahan: tegangan dan ketegangan. Pulih dari: linearmotips.com.
5. Valera Negrete, J. 2005. Catatan Fisika Umum. Unam.
6. Wikipedia. Tes traksi. Pulih dari: is.Wikipedia.org.