Mehāniskās īpašības

Mehāniskās īpašības apraksta materiāla izturēšanos mehānisku slodžu iedarbībā. Slodzes iedarbībā materiāls deformējas un tajā rodas spriegums. Mehāniskās īpašības raksturo materiālu un to sakausējumu pretestību deformācijām un pretestību sagraušanai, tādēļ mācību disciplīnu, kurā apskata šo tēmu sauc par materiālu pretestību. Mehānisko pārbaužu rezultātā iegūst mehānisko īpašību skaitliskās vērtības. Visas pārbaudes var iedalīt trīs grupās.^[1]

statiskas gludu paraugu standartizētas pārbaudes stiepē, spiedē, liecē, cietības noteikšanā un dinamiskas pārbaudes stingrības noteikšanai;
materiālu drošuma un ilgizturības pārbaude ekspluatācijas apstākļos;
visas konstrukcijas stiprības noteikšana slogošanas apstākļos.^[1]

Šajā rakstā minētās īpašības nav attiecināmas uz kādu konkrētu materiālu grupu, taču paskaidrojumos un citos rakstos ir parādīta atšķirība (ja tāda pastāv) starp šo īpašību nozīmi atsevišķām materiālu grupām (plastmasa, metāls, koksne u.c.).

Izšķir dažādas materiāla mehāniskās īpašības:

Statiskās slodzes iedarbībā

Par statiskām sauc pārbaudes metodes, kurās paraugu slogo lēni un vienmērīgi(apmēram 3 mm/min). Visbiežāk izmanto slogošanu stiepē, kas dod iespēju no vienas pārbaudes datiem iegūt vairākus rādītājus. Vadoties pēc standarta LVS EN 10002-1 (Metāliski materiāli – Stiepes pārbaudes – 1.daļa: Pārbaudes metode) piedāvātās metodikas, pārbaudei stiepē izmanto standartizētus paraugus ar apaļu vai taisnstūra šķērsgriezumu. Pārbaudes mašīnas apgādātas ar slodzes un deformāciju devējiem (sensoriem), kuri parauga slogošanas laikā pieraksta stiepes diagrammu.^[1] Statiskās slodzes aprēķinos lieto šādus materiālu raskturojošos lielumus:

spiedes stiprība (arī elastības modulis);
stiepes stiprība (arī elastības modulis un tecēšanas robeža);
bīdes stiprība jeb cirpes stiprība (arī bīdes modulis);
lieces stiprība (arī elastības modulis);
vērpes stiprība (arī bīdes modulis);
šļūdes stiprība.

Cikliskas slodzes iedarbībā

Materiāls mainīga virziena un lieluma slodzes apstākļos sagrūst pat tad, ja spriegumi ir ievērojami mazāki par materiāla stiprības un nosacīto tecēšanas robežu. Materiāla sagrūšanu mainīga sprieguma iedarbības rezultātā sauc par nogurumu. Materiāla pretestību nogurumam raksturo tā ilgizturība.^[1] Vēl iespējams cikliski iedarboties uz materiālu ar berzi, tad svarīga materiāla nodilumizturība.

Dinamiskās slodzes iedarbībā

Mašīnu un mehānismu detļām, kuras darbojas mainīga virziena spēku, vibrāciju, triecienu un citāda veida slodžu iedarbībā, rodas vajadzība noteikt materiālu dinamiskās īpašības.^[1] Viens no materiāla raksturotājiem dinamiskā slodzē ir triecienizturība jeb stingrība.

Konstrukcijas stiprība

Materiālos vienmēr atrodas spriegumu koncentratori. To cēloņi var būt materiāla nevienmērīga struktūra (piemaisījumi, pastiprinošās fāzes), defekti (iekšējās vai ārējās plaisas), izstrādājuma konstruktīvais izpildījums (iegriezumi, nokāpes, urbumi u.tml.). Sagrūšanas mehānismi saistīti ar mikroplastiskām deformācijām, kuras attīstās spriegumu koncentratoru tuvumā un ar laiku izraisa plaisu rašanos. Svarīgākais parametrs konstrukcijas stiprībā ir kritiskais spriegumu koeficients plaisas virsotnē, jeb sagrūšanas viskozitāte. Tas ievērtē plaisas garumu un tās attīstības procesu. Šis koeficients palīdz aprēķināt maksimālo slodzi konstrukcijās ar tādu izmēru plaisām, pie kurām vēl nesākas plaisu ātra attīstība, līdz konstrukcija pilnībā sabrūk.

Puasona koeficients

Cietība

Sprieguma relaksācija

Atjaunošanās

Atjaunošanās ir pakāpe līdz kurai atjauno sākotnējo formu plastiski deformēts materiāls. Tāda atjaunošanās novērojama polimēru materiāliem, jeb dažāda veida plastmasām. Tā piemēram metāli plastiski deformējoties nesamazina deformācijas pakāpi (nesaraujas), bet plastmasas savas viskoelastīgās dabas dēļ daļēji tiecas samazināt postelastīgā deformācijā iegūto stāvokli, jeb citiem vārdiem saraujas par apmēram 30% atkarībā no plastmasas veida. Uz šīm plastmasām termins plastiskā deformācija nav īsti attiecināms, jo ir deformācija, kas notiek pēc elastīgās deformācijas ir daļēji atgriezeniska, taču pēc nelineāra likuma.

Atsauces

↑ ^1,0 ^1,1 ^1,2 ^1,3 ^1,4 Vērdiņš G., Dukulis I. Materiālu mācība: mācību līdzeklis. – Jelgava: LLU, 2008. – 240 lpp. ISBN 978-9984-784-74-8.

Citi avoti

[meh-1] 1,0 ^1,1 ^1,2 ^1,3 ^1,4 Vērdiņš G., Dukulis I. Materiālu mācība: mācību līdzeklis. – Jelgava: LLU, 2008. – 240 lpp. ISBN 978-9984-784-74-8.

[1]