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Eine kurze Einführung in die Zugfestigkeit

202012. August

Eine kurze Einführung in die Zugfestigkeit

Die Zugfestigkeit (Zugfestigkeit) ist der kritische Wert des Metallübergangs von einer gleichmäßigen plastischen Verformung zu einer lokal konzentrierten plastischen Verformung,Es ist auch die maximale Tragfähigkeit von Metall unter statischer Spannung。Die Zugfestigkeit ist der Widerstand gegen die maximale gleichmäßige plastische Verformung des Materials,Bevor der Zugprüfkörper der maximalen Zugspannung ausgesetzt wird,Die Verformung ist gleichmäßig,Aber darüber hinaus,Metall beginnt zu schrumpfen,Konzentrierte Verformung;Für spröde Materialien ohne (oder sehr kleine) gleichmäßige plastische Verformung,Es spiegelt die Bruchfestigkeit des Materials wider。Das Symbol ist Rm (GB / T 228-1987 alte nationale Norm schreibt vor, dass das Zugfestigkeitssymbol σb ist),Einheit ist MPa。

Definitionssymbol

Die Probe befindet sich im Streckvorgang,Nachdem das Material nach der Streckstufe in die Verstärkungsstufe eingetreten ist, wird die maximale Kraft (Fb), die das Material ausübt, wenn die Querschnittsgröße erheblich verringert wird, erheblich verringert,Die Spannung (σ), die durch Teilen durch die ursprüngliche Querschnittsfläche (So) der Probe erhalten wird,Zugfestigkeit oder Festigkeitsgrenze genannt (σb),Einheit ist N / mm2(MPa)。Es repräsentiert die maximale Fähigkeit eines Metallmaterials, Schäden unter Spannung zu widerstehen。Die Berechnungsformel lautet:

σ = Fb / So.

Wo:Fb–Die maximale Kraft, die die Probe beim Brechen ausübt,N (Newton);

So–Die ursprüngliche Querschnittsfläche der Probe,mm²。

Die Zugfestigkeit (Rm) bezieht sich auf die maximale Beanspruchung, die das Material aushalten kann, bevor es bricht。Wenn der Stahl bis zu einem bestimmten Grad nachgibt,Aufgrund der Umlagerung der inneren Körner,Die Verformungsbeständigkeit wurde erneut verbessert,Obwohl sich die Verformung zu diesem Zeitpunkt schnell entwickelt,Aber es kann nur mit zunehmendem Stress zunehmen,Bis der Stress das Maximum erreicht。Nachdem,Die Fähigkeit von Stahl, Verformungen zu widerstehen, ist erheblich verringert,Und an der schwächsten Stelle tritt eine große plastische Verformung auf,Der Querschnitt des Prüflings wird schnell reduziert,Hals runter,Bis zum Bruch。Der maximale Spannungswert, bevor der Stahl unter Spannung bricht, wird als Festigkeitsgrenze oder Zugfestigkeit bezeichnet。

Einheit:N / mm2

(Kilogrammkraft pro Flächeneinheit)

Die in China gebräuchlichste Methode zur Messung der Zugfestigkeit ist die Verwendung universeller Materialprüfmaschinen zur Bestimmung der Zug- / Druckfestigkeit von Materialien.。

Für spröde Materialien und Kunststoffe ohne Einschnürung,Die höchste Zuglast ist die Bruchlast,deshalb,Seine Zugfestigkeit repräsentiert auch die Bruchfestigkeit。Für Kunststoffmaterialien, die Einschnürungen bilden,Seine Zugfestigkeit repräsentiert den Widerstand gegen maximale gleichmäßige Verformung,Es zeigt auch die endgültige Tragfähigkeit des Materials unter statischer Spannung an。Für Teile wie Drahtseile,Die Zugfestigkeit ist ein aussagekräftigerer Leistungsindex。Die Zugfestigkeit ist leicht zu bestimmen,Und gute Reproduzierbarkeit,Es besteht eine gewisse Beziehung zu anderen mechanischen Eigenschaften wie Ermüdungsgrenze und Härte,deshalb,Es wird auch als eine der herkömmlichen mechanischen Eigenschaften von Materialien verwendet, um die Produktqualität und Prozessspezifikationen usw. zu bewerten.。

Einschnürungsphänomen und Zugfestigkeit

Halsphänomen und Bedeutung

Einschnürung ist ein spezielles Phänomen, bei dem sich die Verformung duktiler Metallmaterialien während eines Zugversuchs auf einen lokalen Bereich konzentriert,

Es ist das Ergebnis der Kaltverfestigung (physikalischer Faktor) und der Querschnittsverringerung (geometrischer Faktor).。Die plastische Verformung ist vor Punkt b des Maximalwerts der Zugkraft-Dehnungs-Kurve (Dehnungskurve) der Metallprobe gleichmäßig,Denn die Materialverformungshärtung erhöht die Tragfähigkeit,Es kann die Abnahme der Tragfähigkeit aufgrund der Verringerung des Probenabschnitts ausgleichen。Nach Punkt b,Da die Kaltverfestigung mit der Entwicklung der plastischen Verformung nicht Schritt halten kann,Konzentrieren Sie die Verformung im lokalen Bereich der Probe, um eine Einschnürung zu erzeugen。Df vor m Punkt>0;Df nach Punkt b<0。b ist der maximale Kraftpunkt,Es ist auch der Ausgangspunkt für lokale plastische Verformungen,Wird auch als Zuginstabilitätspunkt oder plastischer Instabilitätspunkt bezeichnet。

Die praktische Bedeutung der Zugfestigkeit

1) Σb kennzeichnet die tatsächliche Tragfähigkeit duktiler Metallwerkstoffe,Diese Tragfähigkeit ist jedoch auf den Belastungszustand einer glatten Probe unter einachsiger Spannung begrenzt.,Und das σb von duktilen Materialien kann nicht als Konstruktionsparameter verwendet werden,Weil die Dehnung, die σb entspricht, weit von dem entfernt ist, was im tatsächlichen Gebrauch erreicht werden muss。Wenn das Material einem komplexen Spannungszustand ausgesetzt ist,Dann repräsentiert σb nicht die tatsächliche Nutzfestigkeit des Materials。Weil σb die maximale Tragfähigkeit der tatsächlichen Teile unter statischer Spannung darstellt,Und σb ist leicht zu bestimmen,Gute Reproduzierbarkeit,Es ist also eine der wichtigsten mechanischen Eigenschaften von Metallwerkstoffen in der Technik,Weit verbreitet als Produktspezifikationen oder Qualitätskontrollindikatoren。

2) Für spröde Metallwerkstoffe,Sobald die Zugkraft das Maximum erreicht,Das Material brach schnell,Σb ist also die Bruchfestigkeit spröder Materialien,Für das Produktdesign,Seine zulässige Spannung basiert auf σb。

3) Die Höhe von σ hängt von der Streckgrenze und dem Kaltverfestigungsindex ab。Wenn die Streckgrenze konstant ist,Je größer der Kaltverfestigungsindex ist,σb ist auch höher。

4) Zugfestigkeit σb und Brinellhärte HBW、Es gibt eine gewisse empirische Beziehung zwischen Ermüdungsgrenzen。

Materialklassifizierung

Zugfestigkeit des Zugfilms

Membranmaterial unter Einwirkung von reiner Zugkraft,Das Verhältnis der maximalen Belastung, die ohne Bruch standhalten kann, und der Breite des gedehnten Films,Normalerweise ausgedrückt in N / 3 cm。Es ist in Kett- und Schusszugfestigkeit unterteilt。

Kettzugfestigkeit:Zugfestigkeit bei Dehnung entlang der Kettrichtung des Films。

Schusszugfestigkeit:Zugfestigkeit bei Dehnung entlang der Schussrichtung des Films。

Betonzugfestigkeit

Die Endfestigkeit von Beton unter Zugspannung ist viel geringer als die Druckfestigkeit von Beton,Nur 1/17 ~ 1/8 der Druckfestigkeit des Würfels。Jeder Faktor, der die Druckfestigkeit beeinflusst,Entsprechend wirkt sich auch die Zugfestigkeit aus。Unterschiedliche Faktoren haben jedoch unterschiedliche Einflüsse auf die Druckfestigkeit und Zugfestigkeit。Zum Beispiel Erhöhung des Zementverbrauchs,Kann die Druckfestigkeit weiter erhöhen,Während die Zugfestigkeit weniger zunimmt。Beton mit Kies gemischt,Seine Zugfestigkeit ist größer als die von Kieselsteinen,Die Form des Aggregats hat relativ geringen Einfluss auf die Druckfestigkeit。Verschiedene Länder haben unterschiedliche Methoden zur Messung der Betonzugfestigkeit,Direktziehmethode, die China in den letzten Jahren eingeführt hat,Das Teststück ist ein Prisma-Teststück von 150 mm × 150 mm × 550 mm, das mit einer Stahlform gegossen wurde,An beiden Enden sind zentrierte gerippte Stahlstangen mit einer eingegrabenen Tiefe von 125 mm (Durchmesser 6 mm) vorgesehen,Wird verwendet, um eine axiale Spannung aufzubringen。Es ist nicht einfach, die axiale Spannungsprobe während der Installation auszurichten,Rallye ist leicht exzentrisch zu sein,Daher werden Spaltversuche auch im In- und Ausland durchgeführt, um die Zugfestigkeit von Beton zu bestimmen.。

Die Zugfestigkeit des Gesteins

Die Zugfestigkeit von Gestein bezieht sich auf die maximale Zugkraft pro Flächeneinheit, der die Gesteinsprobe standhalten kann, wenn die Probe nach axialer Zugspannung beschädigt wird。

Weil Gestein ein Medium mit vielen Mikrorissen ist,Im Zugfestigkeitstest,Die Verarbeitung von Gesteinsproben und die Variabilität der Versuchsumgebung,Das Ergebnis des Experiments ist nicht sehr zufriedenstellend,Einige unerwartete Phänomene treten häufig auf,Es gibt eine große Abweichung zwischen dem experimentellen Wert und der tatsächlichen Zugfestigkeit。Es gibt eine große Abweichung zwischen dem experimentellen Wert und der tatsächlichen Zugfestigkeit。Die Leute haben viel über seine Testmethoden geforscht,Es werden verschiedene Verfahren zum Erhalten des Zugfestigkeitswertes vorgeschlagen。Im Folgenden werden vier Prüfverfahren für die Zugfestigkeit von Gesteinen vorgestellt:Direkte Dehnung、Biegemethode、Split-Methode、Punktlasttest。

Prüfverfahren für die Zugfestigkeit der Betonkernprobe

Axiale Zugfestigkeit

An beiden Enden der Kernprobe unter axialer Spannung,Spezielle Stahlbefestigungen können mit Gebäudestrukturkleber verklebt werden。Das Zugkissen der Stahlvorrichtung sollte fest auf die Endfläche der Kernprobe geklebt werden,Und senkrecht zur kernartigen Achse halten。Die Koinzidenzabweichung zwischen der Achse der Zugstangen an beiden Enden der Klemme und der Achse der Kernprobe sollte nicht größer als 1 mm sein。Darüber hinaus ist es am besten, eine Klappverbindung zwischen dem Zugpolster und der Spurstange zu verwenden.,Reduzierung oder Beseitigung des Einflusses, der dadurch verursacht wird, dass die Achse der Zugstange nicht senkrecht zur Achse der Kernprobe steht。

Wo,

F.1- Maximale Zugkraft, gemessen durch Zugversuch der Kernprobe,N.;

EIN1——Die Zugversagensquerschnittsfläche der Kernprobe,Millimeter2

Spaltzugfestigkeit

Die Kernprobe ist dieselbe wie die Würfelprobe,Es kann auch ein Spaltzugfestigkeitstest durchgeführt werden。Die Testmethode ist auch die gleiche wie beim Cube-Testblock。

Die Spaltzugfestigkeit des Kernprobenbetons kann wie folgt berechnet werden:

Wo,

F.spl,cor- Maximale Spaltkraft, gemessen durch Spaltzugtest der Kernprobe,N.;

EINts——Die Querschnittsfläche des Zugversagens der Kernprobenprobe,Millimeter2

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