Спосіб визначення механічних та теплофізичних характеристик матеріалу

Спосіб визначення механічних та теплофізичних характеристик матеріалу, під час якого зразок встановлюють у захватах розривної машини і нагрівають робочу ділянку зразка до заданої температури, реєструють деформації робочої ділянки зразка та її температуру, за якими визначають теплову деформацію зразка під час його нагрівання при відсутності механічних зусиль, потім виконують механічне навантажування зразка при фіксованій температурі і реєструють деформації робочої ділянки зразка від механічних зусиль після нагрівання до заданої фіксованої температури, а коефіцієнт лінійного розширення та модуль пружності Е матеріалу визначають з виразу: Пропонована корисна модель відноситься до способів дослідження матеріалів на міцність, зокрема для досліджень з метою визначення механічних та теплофізичних характеристик конструкційних матеріалів. Заявником під час патентно-інформаційних досліджень не виявлені способи визначення механічних та теплофізичних характеристик матеріалу під час одного досліду. В основу пропонованого способу поставлена задача створення способу визначення механічних та теплофізичних характеристик матеріалу під час одного досліду. Пропонований спосіб визначення механічних та теплофізичних характеристик матеріалу, під час якого зразок встановлюють у захватах розривної машини і нагрівають робочу ділянку зразка до заданої температури, реєструють деформації робочої ділянки зразка та її температуру, за якими визначають теплову деформацію зразка під час його нагрівання при відсутності механічних зусиль, потім виконують механічне навантажування зразка при фіксованій температурі і реєструють деформації робочої ділянки зразка від механічних зусиль після нагрівання до заданої фіксованої температу ри, а коефіцієнт лінійного розширення а та модуль пружності Е матеріалу визначають з виразу: men ,E , мех де men - теплова деформація зразка, ΔТ - інтер men - теплова деформація зразка, тервал змінення температури, мех - ін - механічна деформація зразка, - інтервал змінення напружень на пружній ділянці деформування. Приклад. Проводили випробування на розтягування стандартного зразка із сталі 3 на відомій розривній машині INSTRON. Робоча частина зразка мала діаметр dp 5 мм і довжину L p 38 vv, а також нарізеві захвати М12. Загальна довжина зразка L общ 60 мм. Розривна машина була укомплектована тензометричним датчиком, нагрівальним пристроєм, датчиками температури, зусиль та іншими датчиками. Показники датчиків під час випробування записувалися до бази даних персонального комп'ютера. Базу тензометричного датчика була 25мм, що зменшувало вплив нерівномірності деформацій поблизу захватів. Зразок закріплювали в захватах випробувальної машини. На зразку встановлювали тензометричний датчик. (11) де 49413 , мех UA ,E (19) men (13) U вал змінення температури, мех - механічна деформація зразка, Δσ - інтервал змінення напружень на пружній ділянці деформування. 3 49413 Закріплювали в захватах випробувальної машини нагрівальний пристрій, який містив датчик температури. Проводили тарування датчиків, обнулення їх свідчень перед початком нагрівання. Прогрівали о зразок від кімнатної температури Т0=+20 С до сталого режиму (коли температура і деформації вже не міняються) з температурою Т=+220°С. Реєстрували подовження частини зразка довжиною L 0men 25 мм в процесі нагріву. Згадана частина зразка в процесі нагріву збільшилася на Lmen 0,071 мм, тобто до Lmen 25,071 мм. Теплову деформацію зразка температури men та інтервал зміни визначали за формулами: L men 0,0284 , 200  C. 0 L 0men За отриманими даними розраховували коефіцієнт температурного розширення men men 1,42 10 5 . Не змінюючи температури та інших умов випробування збільшували зусилля, прикладене до захватів зразка від 0 0 до 4 кН. Визначали площу поперечного перетину робочої частини зразка і напруги в ній: Комп’ютерна верстка А. Рябко 4 d2 4 F 1963 10 , 5 м, 0 0 F 0, 203,7 Мпа F За допомогою того ж датчика переміщень фіксували збільшення вимірюваної частини зразка довжиною на L 0 мех 25 б071 мм L мех 0,0242 мм, тобто до Lмех 25,0952 мм. Механічну деформацію зразка мех і інтервал зміни напруги Ас визначаємо по формулах Lмех 0,0284 , 203,7 Мпа. мех 0 L0мех За отриманими даними розраховували модуль пружності Е 2,11 10 5 Мпа . мех Таким чином, використовуючи пропонований спосіб при випробуванні зразків матеріалу на розтягування при різних температурах, можна отримати не лише характеристики міцності і пружності матеріалів при різних температурах, а і коефіцієнт термічного розширення. Використання одного і того ж датчика переміщень зменшує похибки вимірювання. Підписне Тираж 26 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601