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Une brève introduction à la résistance à la traction

2020年8月12日

Une brève introduction à la résistance à la traction

La résistance à la traction (résistance à la traction) est la valeur critique de la transition du métal d'une déformation plastique uniforme à une déformation plastique concentrée locale,C'est aussi la capacité portante maximale du métal sous tension statique。La résistance à la traction est la résistance à la déformation plastique uniforme maximale du matériau,Avant que l'éprouvette d'essai de traction ne soit soumise à la contrainte de traction maximale,La déformation est uniforme,Mais au-delà,Le métal commence à rétrécir,Déformation concentrée;Pour les matériaux fragiles sans (ou très petite) déformation plastique uniforme,Il reflète la résistance à la rupture du matériau。Le symbole est Rm (l'ancienne norme nationale GB / T 228-1987 stipule que le symbole de résistance à la traction est σb),L'unité est MPa。

Symbole de définition

L'échantillon est en cours d'étirement,Une fois que le matériau entre dans l'étape de renforcement après l'étape d'élasticité, la force maximale (Fb) qu'il supportera lorsque la taille de la section transversale est considérablement réduite,La contrainte (σ) obtenue en divisant par l'aire de la section transversale d'origine (So) de l'échantillon,Appelé résistance à la traction ou limite de résistance (σb),L'unité est N / mm2(MPa)。Il représente la capacité maximale d'un matériau métallique à résister aux dommages sous tension。La formule de calcul est:

σ = Fb / So

Où:Fb–La force maximale supportée par l'échantillon lorsqu'il se brise,N (Newton);

Alors–La section transversale d'origine de l'échantillon,mm²。

La résistance à la traction (Rm) fait référence à la contrainte maximale que le matériau peut supporter avant de se rompre。Quand l'acier cède à un certain niveau,En raison du réarrangement interne des grains,Sa résistance à la déformation a de nouveau été améliorée,Bien que la déformation se développe rapidement à ce moment,Mais cela ne peut qu'augmenter avec l'augmentation du stress,Jusqu'à ce que le stress atteigne le maximum。Après ça,La capacité de l'acier à résister à la déformation est considérablement réduite,Et une grande déformation plastique se produit au point le plus faible,La section transversale de l'éprouvette est ici rapidement réduite,Necking,Jusqu'à la fracture。La valeur de contrainte maximale avant la rupture de l'acier sous tension est appelée limite de résistance ou résistance à la traction。

unité:N / mm2

(Kilogramme de force par unité de surface)

La méthode la plus courante pour mesurer la résistance à la traction en Chine consiste à utiliser des machines d'essai de matériaux universelles pour déterminer la résistance à la traction / compression des matériaux.。

Pour les matériaux cassants et les matières plastiques sans former de striction,La charge de traction la plus élevée est la charge de rupture,donc,Sa résistance à la traction représente également la résistance à la rupture。Pour les matières plastiques qui forment un étranglement,Sa résistance à la traction représente la résistance à la déformation uniforme maximale,Il indique également la capacité portante ultime du matériau sous tension statique。Pour les pièces telles que le câble métallique,La résistance à la traction est un indice de performance plus significatif。La résistance à la traction est facile à déterminer,Et une bonne reproductibilité,Il existe une certaine relation avec d'autres propriétés mécaniques telles que la limite de fatigue et la dureté,donc,Il est également utilisé comme l'une des propriétés mécaniques conventionnelles des matériaux pour évaluer la qualité du produit et les spécifications de processus, etc.。

Phénomène de Necking et résistance à la traction

Phénomène de Necking et signification

Le necking est un phénomène particulier dans lequel la déformation des matériaux métalliques ductiles est concentrée dans une zone locale lors d'un essai de traction,

C'est le résultat de l'écrouissage (facteur physique) et de la réduction de la section (facteur géométrique)。La déformation plastique est uniforme avant le point b de la valeur maximale de la courbe force de traction-allongement (extension) de l'échantillon de métal,Parce que l'écrouissage du matériau augmente la capacité de charge de l'éprouvette,Il peut compenser la diminution de la capacité portante due à la réduction de la section d'échantillon。Après le point b,Étant donné que l'écrouissage ne peut pas suivre le développement de la déformation plastique,Concentrer la déformation dans la zone locale de l'échantillon pour produire une striction。Df avant le point m>0;Df après le point b<0。b est le point de force maximum,C'est aussi le point de départ de la déformation plastique locale,Aussi appelé point d'instabilité en traction ou point d'instabilité plastique。

L'importance pratique de la résistance à la traction

1) Σb indique la capacité portante réelle des matériaux métalliques ductiles,Cependant, cette capacité de charge est limitée à la condition de charge d'une éprouvette lisse sous tension uniaxiale.,Et le σb des matériaux ductiles ne peut pas être utilisé comme paramètre de conception,Parce que la déformation correspondant à σb est loin de ce qui doit être réalisé en utilisation réelle。Si le matériau est soumis à un état de contrainte complexe,Alors σb ne représente pas la résistance utile réelle du matériau。Parce que σb représente la capacité de charge maximale des pièces réelles sous tension statique,Et σb est facile à déterminer,Bonne reproductibilité,C'est donc l'une des propriétés mécaniques importantes des matériaux métalliques dans l'ingénierie,Largement utilisé comme spécifications de produit ou indicateurs de contrôle qualité。

2) Pour les matériaux métalliques fragiles,Une fois que la force de traction atteint le maximum,Le matériau s'est rapidement cassé,Donc σb est la résistance à la rupture des matériaux fragiles,Pour la conception de produits,Sa contrainte admissible est basée sur σb。

3) Le niveau de σ dépend de la limite d'élasticité et de l'indice d'écrouissage。Lorsque la limite d'élasticité est constante,Plus l'indice d'écrouissage est élevé,σb est également plus élevé。

4) Résistance à la traction σb et dureté Brinell HBW、Il existe une certaine relation empirique entre les limites de fatigue。

Classification des matériaux

Résistance à la traction du film de traction

Matériau de la membrane sous l'action de la force de traction pure,Le rapport entre la charge maximale pouvant être supportée sans rupture et la largeur du film étiré,Habituellement exprimé en N / 3cm。Il est divisé en résistance à la traction de chaîne et de trame。

Résistance à la traction de la chaîne:Résistance à la traction lorsqu'il est étiré le long de la direction de la chaîne du film。

Résistance à la traction de la trame:Résistance à la traction lorsqu'il est étiré dans le sens de la trame du film。

Résistance à la traction du béton

La résistance ultime du béton sous contrainte de traction est bien inférieure à la résistance à la compression du béton,Seulement 1/17 ~ 1/8 de la résistance à la compression du cube。Tout facteur qui affecte la résistance à la compression,La résistance à la traction a également un effet correspondant。Mais différents facteurs ont différents degrés d'influence sur la résistance à la compression et la résistance à la traction。Par exemple, augmentation de la consommation de ciment,Peut augmenter la résistance à la compression plus,Alors que la résistance à la traction augmente moins。Béton mélangé avec du gravier,Sa résistance à la traction est supérieure à celle des galets,La forme de l'agrégat a relativement peu d'influence sur la résistance à la compression。Différents pays ont différentes méthodes de mesure de la résistance à la traction du béton,Méthode de traction directe adoptée par la Chine ces dernières années,L'éprouvette est une éprouvette prismatique de 150 mm × 150 mm × 550 mm coulée par un moule en acier,Des barres de centrage en acier nervuré d'une profondeur enterrée de 125 mm (diamètre 6 mm) sont fournies aux deux extrémités,Utilisé pour appliquer une tension axiale。Il n'est pas facile d'aligner l'éprouvette de tension axiale pendant l'installation,Le rallye est facile d'être excentrique,Par conséquent, des expériences de fractionnement sont également utilisées au pays et à l'étranger pour déterminer la résistance à la traction du béton.。

La résistance à la traction de la roche

La résistance à la traction de la roche fait référence à la force de traction maximale par unité de surface que l'éprouvette de roche peut supporter lorsque l'éprouvette est endommagée après avoir été soumise à une contrainte de traction axiale.。

Parce que la roche est un milieu avec de nombreuses micro-fissures,Dans le test de résistance à la traction,Le traitement des spécimens de roche et la variabilité du milieu expérimental,Rend le résultat de l'expérience peu satisfaisant,Certains phénomènes inattendus se produisent souvent,Il y a un grand écart entre la valeur expérimentale et la résistance à la traction réelle。Il y a un grand écart entre la valeur expérimentale et la résistance à la traction réelle。Les gens ont fait beaucoup de recherches sur ses méthodes de test,Différentes méthodes d'obtention de la valeur de résistance à la traction sont proposées。Ce qui suit présente quatre méthodes d'essai de résistance à la traction des roches:Étirement direct、Méthode de pliage、Méthode Split、Test de charge ponctuelle。

Méthode d'essai pour la résistance à la traction d'un échantillon de béton carotté

Résistance à la traction axiale

Aux deux extrémités de la carotte sous tension axiale,Les montages en acier spéciaux peuvent être collés avec de la colle structurelle。Le patin de traction du support en acier doit être fermement collé sur la face d'extrémité de l'échantillon de carotte,Et restez perpendiculaire à l'axe en forme de noyau。L'écart de coïncidence entre l'axe des tirants aux deux extrémités de la pince et l'axe de la carotte ne doit pas être supérieur à 1 mm。De plus, il est préférable d'utiliser une liaison articulée entre le patin de traction et le tirant.,Pour réduire ou éliminer l'influence causée par le fait que l'axe du tirant n'est pas perpendiculaire à l'axe de la carotte。

Où,

F1—— Force de traction maximale mesurée par essai de traction de la carotte,N;

UNE1—— La section transversale de rupture en traction de la carotte,mm2

Résistance à la traction

L'échantillon de base est le même que l'échantillon de cube,Un test de résistance à la traction par fendage peut également être effectué。La méthode de test est également la même que celle du bloc de test de cube。

La résistance à la traction fractionnée du béton de la carotte peut être calculée comme suit:

Où,

Fspl,cor—— Force de fendage maximale mesurée par un essai de traction fendu de la carotte,N;

UNEts—— La section transversale de rupture en traction fractionnée de la carotte,mm2

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