• بازدید : 74 views
  • بدون نظر
این فایل در ۴۶صفحه قابل ویرایش تهیه شده وشامل موارد زیر است:

بررسي رفتار الاستيكي و بيشتر پلاستيكي مواد به كمك نمودار تنش – تغيير بعد نسبي انجام مي گيرد. براي به دست آوردن چنين نمودارهايي بيشتر از آزمايش كشش استفاده مي شود. 
آزمايش كشش از معمولترين و ساده ترين آزمايشهاست كه به كمك آن نه فقط ميتوان درباره رفتار الاستيكي و پلاستيكي مواد مختلف پيشگويي كرد، بلكه ميتوان تعداد زيادي از خواص مكانيكي مواد از قبيل انعطاف پذيري ، مقاومت كششي، حد الاستيكي، مدو الاستيكي، حد تسليم و استحكام شكست كه براي كاربرد صنعتي مواد حائز اهميت هستند را تعيين كرد
در اين آزمايش نمونه تهيه شده از جسم مورد نظر را روي يكي از انواع دستگاههاي آزمايش كشش تحت تاثير نيروي كشش، كه با سرعت يكنواختي تا موقع شكست يا پاره شدن نمونه بر ان وارد مي شود، قرار مي دهيم. (شكل ۱)   
نمونه هاي آزمايش كشش به شكلهاي استاندارد شده گرد و يا مسطح هستند. (شكلهاي ۱-۲ و ۱-۳)
نمونه ها بايد صاف و عاري از هرگونه شيار و يا زدگي باشند. طراحي نمونه هاي استاندارد شده بايد طوري باشد كه نمونه در موقع وارد آمدن نيرو بر آن تحت تاثير نيروي تك محوري بوده و تنش محوري به صورت همگن و يكنواخت بر روي سطح مقطع توزيع شده و از به وجود آمدن تمركز تنش در محلهاي اتصال نمونه به دستگاه جلوگيري شود. 
در هنگام آزمايش مقدار نيرو و تغيير طولهاي مربوط به آنها اندازه گيري و بر روي نموداري رسم مي شود. (شكل ۱-۴) در قسمت OA نمونه كاملاَ در حالت الاستيكي خالص است و بين افزايش نيرو و تغيير طول تناسب خطي برقرار است كه به كمك مدول الاستيكي و رابطه هوك تعيين مي شود. بدين جهت اين قسمت از منحني خط هوك هم ناميده مي شود و نقطه A انتهاي قسمت الاستيكي و نقطه شروع تغيير شكل پلاستيكي را نشان ميدهد. 
در قسمت تغيير شكل پلاستيكي مقدار نيرو همواره به طور پيوسته افزايش مي يابد و در نقطه B به حداكثر خود مي رسد. از نقطه B به بعد در موضعي از نمونه، سطح مقطع شروع به باريك شدن مي كند در نتيجه نيرو هم كاهش مي يابد، تا نقطه C كه در آن نقطه نمونه مي شكند. نمودار تنش – تغيير طول نسبي (كرنش) مهندسي از نمودار نيرو – تغيير طول با تقسيم مقدار آن به ترتيب به سطح اوليه ( ) و طول اوليه (  ) به دست آمده و كاملاَ مشابه آن است. مقدار حداكثر تنش در نمودار تنش – تغيير طول نسبي يا كرنش، يعني   استحكام يا مقاومت كششي ناميده مي شود. 
غير از مقاومت كششي كميت ديگري كه براي تغيير شكل پلاستيكي اهميت خاصي دارد حد الاسيكي و يا نقطه شروع تغيير شكل پلاستيكي يا به عاتي حد تسليم يا نقطه تسيم است. يافتن اين نقطه يعني تنشي كه به ازاي آن تغيير شكل پلاستيكي به آرامي شروع مي شود معمولاَ بسيار مشكل است . بدين جهت به جاي آن تنشي انتخاب مي شود كه به ازاي آن مقدار معيني تغيير شكل پلاستيكي مانند ۰۱/۰% =  
و يا ۲/۰% =    صورت گيرد آن را حد تسليم مهندسي (    ) مي نامند، شكل (۱-۴- ب)
قبل از اينكه به كميتهاي ديگري كه به كمك آزمايش كش به دست مي آوريم بپردازيم، لازم است علت ات تنش در نمودار تنش – تغيير طول نسبي مهندسي را بيان كنيم. بعد از شروع تغيير شكل پلاستيكي تا نقطه تنش ماكزيمم يعني تا رسيدن به استحكام كششي تغيير طول به صورت يكنواخت (اعم از الاستيكي و پلاستيكي) در تمامي طول نمونه انجام مي گيرد كه كاهش سطح مقطع يكنواختي را هم به همراه دارد. 
بعد از رسيدن به تنش ماكزيمم در محلي از نمونه نازك شدن موضعي شروع مي شود و ادامه مي يابد، تا اينكه پس از گذشت لحظاتي منجربه شكست مي شود. بنابراين در طول مدت آزمايش كل تغيير طول نسبي ظاهر شده شامل: 
۱ – تغيير طول نسبي الاستيكي (   ).
۲ – تغيير طول نسبي يكنواخت از نقطه شروع تغيير شكل پلاستيكي تا نقطه تنش ماكزيمم  (يكنواخت   ).
۳ – تغيير طول نسبي يا كرنش غيريكنواخت با نازك شدن موضعي سطح مقطع (ايجاد گلويي) از نقطه حداكثر تنش تا شكست است: 
غير يكنواخت     + يكنواخت      = كل  
براي بررسي رفتار پلاستيكي مواد در صنعت شكل دادن از تغيير طول نسبي يكنواخت به عنوان يكي از مشخصه هاي فني كه داراي اهميت زيادي است استفاده مي شود. 
كميت ديگري كه از آزمايش كشش به دست مي آيد، درصد كاهش نسبي سطح مقطع شكست است. 
 
در اين رابطه       درصد كاهش نسبي سطح مقطع در باريكترين محل نمونه شكست شده است.      كميت مهمي بوده و براي تعيين شكل پذيري يا انعطاف پذيري يك ماده به كار مي رود و برخلاف تغيير طول نسبي متعلق به ناحيه گلويي تا شكست، درصد كاهش نسبي سطح مقطع به طول نمونه بستگي ندارد. با توجه به انواع شكستها. (شكل ۱-۵) ملاحظه مي شود كه در اجسام كاملا” ترد درصد كاهش نسبي سطح مقطع به سمت صفر ميل مي كند، (شكل ۱-۵ الف)

۱-۲- آزمايش فشار : 
رفتار مواد در مقابل نيروهاي فشاري :
آزمايش فشار معمولا” براي بررسي كيفيت مواد ترد مانند چدن، آلياژهاي ترد و همچنين مواد غيرفلزي ديگي كه در شرايط كاري بيشتر تحت تاثير نيروهاي فشاري قرار خواهد گفت، مثل تكيه گاههاي فلزي يا آلياژهاي ياتاقاني، مواد سراميكي، بتن و همچنين براي بررسي رفتار مواد فلزي كه در عمليات شكل دهي تحت تنشهاي فشاري قرار مي گيرند، به كار مي رود. 
در آزمايش فشار نمونه استوانه اي شكل توپر را در قسمت مركزي فكها يا صفحه هاي فشاري دستگاه آزمايش قرار داده و از دو طرف تحت تاثير نيروي فشاري قرار مي دهند. تجربه نشان مي دهد كه : 
الف – مدول الاستيكي مواد تحت تاثير تنشهاي كششي و فشاري برابر است. 
ب – در مواد نرم (شكل پذير) نتايج به دست آمده از آزمايش كشش و فشار تقريباَ برابر است. اين گونه مواد تحت تاثير نيروهاي فشاري معمولاَ بدون اينكه بشكنند به هم فشرده خواهند شد. بعد از اينكه تغيير شكل به مقدار ماكزيمم خود رسيد، تركهاي طولي در نتيجه تنشهاي كششي و يا تركهاي حدود ۴۵ درجه اي در اثر تنشهاي برشي در لايه سطح خارجي ايجاد مي شود. 
ج – در مواد ترد نتايج حاصله از آزمايش كشش و فشار، تفاوت قابل توجهي نشان مي دهد. براي مثال در چدن خاكستري اثر شيار در لايه هاي گرافيتي برخلاف آزمايش كشش بي تاثير است. ولي چوب به علت ساختار اليافي خود از اين جهت مستثني است. 
د – نتايج حاصله از آزمايش فشار توسط عواملي مانند نوع پراخت كاري سطح قاعده نمونه و نوع روغنكاري تغيير خواهد كرد. 
كميتهايي كه از آزمايش فشار به دست مي آيد و مشابه كميتهاي قابل اندازه گيري به وسيله آزمايش كشش است، عبارتند از: 
۱ – حد تسليم يا تنش سيلان كه در مواد نرم همان تنشي است كه به ازاي آن تغيير شكل پلاستيكي شروع مي شود. (       )
هرگاه اين حد در نمودار به دست آمده به طور كاملاَ واضحي مشخص نباشد به جاي آن تنشي را كه به ازاي آن ۲/۰% تغيير شكل نسبي بر جاي ماندني داريم، يعني        را تعيين مي كنيم. 
۲ – استحكام فشاري، تنشي است كه به ازاي آن اولين نشانه از ترك يا شكست روي سطح نمونه ظاهر مي شود   .   
اما برخلاف آزمايش كشش از آغاز تغيير شكل تا لحظه شكست نيرو افزايش مي يابد. زيرا به استحكام فشاري حقيقي را ميتوان با استفاده از رابطه زير تعيين كرد:
 
 
۳ – فشردگي نسبي شكست يا به عبارتي كاهش نسبي ارتفاع تا شكست. 
مقدار فشردگي نسبي شكست صنعتي و حقيقي به صورت زير محاسبه مي شود: 
   صنعتي  
      حقيقي  
۴ – افزايش نسبي سطح مقطع شكست
افزايش نسبي سطح مقطع شكست، بزرگترين مقدار تغيير شكل پلاستيكي (برآمدگي سطح جانبي) در زمان ظاهر گشتن اولين ترك است. 
 
در شكل (۱-۶) رفتار مواد نرم و ترد تحت تنشهاي كششي و فشاري براي مقايسه با يكديگر نشان داده شده است. 
تاثير عوامل موثر بر روي نتايج آزمايش: 
۱ – حالت تنش و اصطكاك: 
در آزمايش، فشار نيروي خارجي، معمولاَ از طريق صفحات فشار موازي (فكها) كه سطح تماس آنها با نمونه روغنكاري نشده است (   ضريب اصطكاك) انجام مي گيرد. همراه با فشار محوري به علت وجود اصطكاك در سطح قاعده هاي نمونه تنشهاي عرضي در جهت شعاع و مماس وارد مي شود. لذا در نتيجه وجوود اصطكاك در سطح قاعده هاي نمونه تنشهاي عرضي در جهت شعاع و مماس وارد مي شود. لذا در نتيجه وجود اصطكاك و تنشهاي ناشي از آن از تغيير شكل همگن و يكنواخت نمونه ممانعت مي شود. 
اين ممانعت با افزايش فاصله از سطح فكها به صورت مخروطي كاهش مي يابد. بدين صورت نواحي تاثيرپذير مخروطي شكل به دست مي آيد (كه هريك از ناحيه ها اصطلاحا” مخروط فشار يا مخروط اصطكاك يا منطقه مرده ناميده ميشود) كه در آنها تنش هنوز به حد تسليم (حد سيلان) نرسيده است. بدين ترتيب قسمتهاي مخروطي شكل از نمونه كه در تماس با فكهاي دستگاه فشار قرار دارد، به مقدار بسيار جزئي تغيير شكل يافته و يا هيچ تغيير شكلي نمي يابد و برعكس در قسمت وسط نمونه هاي نرم، تغيير شكل پلاستيكي بدون هيچ ممانعتي صورت مي گيرد. به طوري كه نمونه به شكل يك بشكه كه دور تا دور وسط آن متورم شده باشد درآمده. شكل (۱-۷) و بدين ترتيب تغيير شكل به صورت غيريكنواخت انجام مي گيرد. 
در موقع شكست مواد ترد مشاهده مي شود كه مخروطهاي اصطكاك برجاي مانده، در صورتي كه بقيه قسمتهاي نمونه به صورت لايه اي فرو مي ريزد كه اين پديده به نسبت ارتفاع به قطر نمونه بستگي دارد. شكل (۱-۸)
چنانچه از ممانعت تغيير شكل به وسيله روغنكاري به قدر كافي درسطح تماس بين فكها و سطوح قاعده نمونه جلوگيري شود، به صورتي كه   باشد، ابتدا با تقريب نسبتا” خوبي يك حالت تنش تك محوري و يك حالت تغيير شكل سه محوري برقرار مي شود. در اين صورت نمونه در امتداد محور فشرده و در جهت عمود بر آن (در جهت شعاع و مماس) انبساط خواهد يافت. با فراتر رفتن مقدار انبساط از حد معيني، كه بستگي به جنس نمونه داد، تنشهاي شعاعي و مماسي ايجاد و شكست در جهت عمود بر امتداد تغيير شكل در نمونه ظاهر مي شود. بنابراين نمونه هاي روانكاري شده در آزمايش فشار در جهت طول مي شكند. 
۲ – نسبت ارتفاع به قطر نمونه: 
نمونه ها با ابعادي متناسب با ابعاد و خواص جسم مورد آزمايش و همچنين نسبت به نوع دستگاه آزمايش فشار انتخاب مي شوند. ابعاد متداول عبارتند از: 
 
در اين رابطه  h و  d به ترتيب ارتفاع و قطر اوليه نمونه و a ضريبي است كه مي تواند بين ۱ تا ۳ تغيير كند. 
در نمونه هاي بلد بايد به خطر خمش تا حد شكست (كمانش) توجه شود. چون مخروطهاي اصطكاك به وجود آمده در اثر اصطكاك به طرف وسط نمونه كاهش مي يابد. نسبت ارتفاع به قطر به طور عمده اي بر روي استحكام فشاري تاثير خواهد گذاشت. بدين صورت كه موقعي كه هر دو مخروط در يكديگر داخل شوند، استكام فشاري به مقدار ماكزيمم خود خواهند رسيد. براي يك قطر ثابت با افزايش نسبت d/h (يعني با كاهش ارتفاع) شكست به ازاي تنشهاي بالاتري ظاهر مي شود، شكل (۱-۹) از طرفي وجود اصطكاك بين سطح تماس نمونه و فكهاي دستگاه آزمايش فشار سبب تغيير شكل يكنواخت در نمونه تحت فشار كاهش نسبت d/h است (ازلحاظ تئوري براي   اصطكاك هم به مقدار صفر ميل خواهد كرد). اما كاهش بسيار زياد قطر هم سبب كاهش حد فشردگي يا بروز خطر كمانش و شكست زودرس خواهد شد. از اين جهت با استفاده از روغنكاري ميتوان تاثير اصطكاك را تا حد امكان به حداقل رسانيد. تجربه نشان داده است كه مقدار نسبت براي نسبت d / h حدود ۵/۰ است. 
۳ – درجه پرداختكاري سطح قاعده نمونه: 
نوع و درجه پرداختكاري سطوح قاعده از عواملي است كه كم و بيش بر روي استحكام فشاري به دست آمده تاثير خواهد گذاشت. 
۴ – شكل نمونه: 
نمونه هاي استوانه اي شكل استحكام فشاري بالاتري را نسبت به نمونه هاي مكعبي شكل با همان سطح قاعده و همان ارتفاع نشان مي دهد، زيرا كه توزيع تنش در نمونه هاي استوانه اي شكل مناسب تر از نمونه هاي كمعبي شكل است. 

عتیقه زیرخاکی گنج