01. Propriétés mécaniques des matériaux sous tension statique uniaxiale 1. Explication des termes : Fissuration : la fissuration est un défaut produit lors du processus de déformation des matériaux polymères. En raison de sa faible densité et de sa forte capacité de réflexion de la lumière, il ressemble à de l'argent, d'où son nom. La fissuration se produit dans la structure faible ou la partie défectueuse du polymère [...]
Fissuration : La fissuration est un défaut produit lors du processus de déformation des matériaux polymères.
En raison de sa faible densité et de sa grande capacité de réflexion de la lumière, il a l'apparence de l'argent, d'où son nom.
La fissuration se produit dans la structure faible ou la partie défectueuse des matériaux polymères.
La superplasticité : le matériau présente un très grand allongement (environ 1000%) dans certaines conditions sans collet ni fracture, ce qui est appelé superplasticité.
La déformation εg causée par le glissement des joints de grains représente généralement 50% ~ 70% de la déformation totale εt, ce qui indique que le glissement des joints de grains joue un rôle majeur dans la déformation superplastique.
Fracture fragile : le matériau ne produit pas de déformation plastique macroscopique évidente avant la rupture, et il n'y a pas de présage évident.
Elle présente souvent un processus de fracture soudain et rapide, ce qui la rend très dangereuse.
Rupture ductile : le processus de rupture qui produit une déformation plastique macroscopique évidente avant et pendant la rupture des matériaux.
Dans le cas d'une fracture ductile, le processus de propagation de la fissure est généralement lent et consomme beaucoup d'énergie de déformation plastique.
Fracture de clivage : sous l'action d'une contrainte normale, la fracture transgranulaire fragile le long d'un plan cristallin spécifique, causée par la destruction de la liaison entre les atomes, est appelée fracture de clivage.
(le pas de clivage, le motif de la rivière et le motif de la langue sont les caractéristiques microscopiques de base de la fracture de clivage).
Fracture de cisaillement : La rupture par cisaillement est la rupture causée par la séparation par glissement des matériaux le long de la surface de glissement sous l'action de la contrainte de cisaillement.
(la rupture par agrégation de micropores est un mode courant de rupture ductile des matériaux.
La fracture est souvent gris foncé et fibreuse en vue macro, et le schéma caractéristique de la micro-fracture est qu'un grand nombre de "fossettes" sont réparties sur la fracture).
Type de contrainte, degré de déformation plastique, présence ou absence de présage, vitesse de croissance des fissures.
S'il n'y a pas de déformation plastique avant la rupture, ou si la déformation plastique est très faible, s'il n'y a pas de colmatage et si le matériau présente une rupture fragile, alors σc= σb.
Si le collet se produit avant la rupture, alors σc et σb sont inégaux.
La formule de Griffith ne s'applique qu'aux solides fragiles présentant des microfissures, tels que le verre, les matériaux cristallins inorganiques, l'acier à très haute résistance, etc.
Pour de nombreux matériaux structurels d'ingénierie, tels que l'acier de construction et les matériaux polymères, une déformation plastique importante se produit à la pointe de la fissure, ce qui consomme beaucoup de travail de déformation plastique.
La formule de Griffith doit donc être modifiée.
Le rapport entre τmax et σmax est appelé coefficient de souplesse de l'état de contrainte, exprimé par α.
Plus l'α est grand, plus la composante maximale de la contrainte de cisaillement est importante, ce qui indique que plus l'état de contrainte est doux, plus le matériau est facile à déformer plastiquement.
Au contraire, plus α est petit, plus l'état de contrainte est dur, plus le matériau est susceptible de produire une rupture fragile.
Dans l'état de l'entaille, en raison de la contrainte tridimensionnelle, la limite d'élasticité de l'échantillon est plus élevée que sous tension uniaxiale, c'est-à-dire que le phénomène dit de "renforcement" de l'entaille se produit.
Nous ne pouvons pas considérer le "renforcement des entailles" comme un moyen de renforcer les matériaux, car le "renforcement" des entailles est purement dû à la déformation plastique des matériaux soumis à des contraintes tridimensionnelles.
À ce moment-là, la valeur σs du matériau lui-même ne change pas.
En cas de traction unidirectionnelle, la composante normale de la contrainte est importante, la composante de cisaillement est faible et l'état de contrainte est dur.
Il convient généralement à l'essai des matériaux dits plastiques ayant une faible résistance à la déformation plastique et à la coupe.
Compression : le coefficient de souplesse à l'état de contrainte de la compression unidirectionnelle est a = 2.
L'essai de compression est principalement utilisé pour les matériaux fragiles.
Pliage: il n'y a pas d'influence de la déflexion de l'échantillon sur les résultats de l'essai pendant la charge de flexion, comme la tension.
Au cours de l'essai de flexion, la distribution des contraintes sur la section est également la plus importante sur la surface, de sorte qu'elle peut refléter de manière sensible les défauts de surface du matériau.
Essai de torsion : le coefficient de souplesse de l'état de contrainte de torsion est plus élevé que celui de l'état de contrainte de tension, de sorte qu'il peut être utilisé pour déterminer la résistance et la plasticité des matériaux qui sont fragiles en tension.
Pendant l'essai de torsion, la distribution des contraintes de la section de l'échantillon est la plus importante, ce qui la rend très sensible à la réflexion du matériau. durcissement de la surface et des défauts de surface.
Dans l'essai de torsion, la contrainte normale et la contrainte de cisaillement sont approximativement égales ;
Couper la fracture qui est perpendiculaire à l'axe de l'échantillon.
Cette fracture est souvent utilisée dans les matières plastiques.
Fracture normale : l'angle entre la section et l'axe de l'échantillon est d'environ 45°, ce qui est le résultat d'une contrainte normale. Les matériaux fragiles présentent souvent ce type de fracture.
Le principe de l'essai de dureté Vickers est fondamentalement similaire à celui de l'essai de dureté Vickers. Dureté BrinellLa valeur de la dureté est calculée en fonction de la charge supportée par l'unité de surface de l'empreinte.
La différence est que le pénétrateur utilisé dans l'essai de dureté Vickers est une pyramide de diamant avec un angle inclus de 136° entre les deux côtés.
Dureté Brinell adopte une bille en acier trempé ou carbure cémenté ballon.
Avantages de l'essai de dureté Brinell : la zone d'indentation est large, et sa valeur de dureté peut refléter la performance moyenne de chaque phase constitutive du matériau sur une grande surface, avec des données d'essai stables et une répétabilité élevée.
Par conséquent, l'essai de dureté Brinell est le plus approprié pour mesurer la dureté des matériaux suivants fonte griseLes matériaux utilisés sont les suivants : acier inoxydable, alliage pour roulements et autres matériaux.
Inconvénients de l'essai de dureté Brinell : En raison du diamètre important de l'empreinte, il n'est généralement pas possible d'effectuer des essais directement sur les pièces finies ;
En outre, le diamètre du pénétrateur et la charge doivent être modifiés en fonction de la dureté des matériaux, et la mesure du diamètre de pénétration est également difficile.
Avantages de l'essai de dureté Rockwell :
Fonctionnement simple et rapide ;
L'empreinte est faible et la pièce peut être inspectée directement ;
Inconvénients :
Mauvaise représentativité due à une faible indentation ;
Les valeurs de dureté mesurées avec différentes échelles ne peuvent être ni comparées directement ni échangées entre elles.
L'essai de dureté Vickers présente de nombreux avantages :
Mesures précises et fiables ;
La charge peut être choisie arbitrairement.
En outre, la dureté Vickers ne présente pas le problème de l'impossibilité d'unifier la dureté des différentes échelles, et l'épaisseur de l'éprouvette est plus fine que celle de la dureté Rockwell.
Inconvénients de l'essai de dureté Vickers :
Sa méthode de détermination est difficile, peu efficace, la zone d'indentation est petite et la représentativité faible, de sorte qu'elle n'est pas adaptée à l'inspection de routine de la production de masse.
Lorsque la température d'essai est inférieure à une certaine température tk (température de transition ductile-fragile), le matériau passe de l'état ductile à l'état fragile, l'énergie d'absorption de l'impact diminue considérablement, l'agrégation des micropores de la machine de rupture se transforme en clivage transgranulaire et les caractéristiques de la rupture passent de fibreuses à cristallines, ce qui correspond à une fragilité à basse température.
En dessous de la température de transition ductile et fragile, la résistance à la rupture est inférieure à la température de transition ductile et fragile. limite d'élasticitéet le matériau est fragile à basse température.
A. Influence de la structure cristalline
Les métaux cubiques centrés sur le corps et leurs alliages sont fragiles à basse température, tandis que les métaux cubiques centrés sur la face et leurs alliages ne sont généralement pas fragiles à basse température.
La fragilité à basse température des métaux BCC peut être étroitement liée au phénomène de rendement tardif.
B. Effets de la composition chimique :
La teneur en éléments solutés interstitiels augmente, l'énergie d'ordre supérieur diminue et la température de transition ductile et fragile augmente.
C. Effet de la microstructure :
L'affinement des grains et la microstructure peuvent accroître la ténacité du matériau.
D. Effet de la température :
Il est complexe et la fragilité (fragilité bleue) se produit dans une certaine plage de température.
E. Effet du taux de chargement :
Augmenter le taux de chargement revient à diminuer la température, ce qui augmente la fragilité du matériau et la température de transition entre la fragilité et la ductilité.
F. Effet de la forme et de la taille de l'échantillon :
Plus le rayon de courbure de l'entaille est faible, plus le tk est élevé.
La limite des grains est la résistance à la propagation des fissures ;
Le nombre de dislocations accumulées devant le joint de grain est réduit, ce qui permet de réduire la concentration de contraintes ;
L'augmentation de la surface totale du joint de grain réduit la concentration d'impuretés sur le joint de grain et évite la rupture fragile intergranulaire.
La rupture fragile se produit souvent dans de grandes pièces lorsque la contrainte de travail n'est pas élevée, voire très inférieure à la limite d'élasticité, c'est ce que l'on appelle la rupture fragile à faible contrainte.
KIC (facteur d'intensité du champ de contrainte-déformation à la pointe de la fissure dans le corps de la fissure) est la ténacité à la rupture en cas de déformation plane, qui indique la capacité du matériau à résister à la propagation instable de la fissure en cas de déformation plane.
JⅠc (énergie de déformation à la pointe de la fissure) est également appelée ténacité à la rupture, mais elle représente la capacité d'un matériau à résister à l'amorçage et à la propagation d'une fissure.
Le GIC correspond à l'énergie consommée par unité de surface lorsque le matériau empêche la propagation instable d'une fissure.
δCc (déplacement d'ouverture de fissure), également connu sous le nom de ténacité à la rupture d'un matériau, indique la capacité d'un matériau à empêcher la propagation d'une fissure.
KI et KIc sont deux concepts différents. KI est un paramètre mécanique qui représente la force du champ de contrainte et de déformation à la pointe de la fissure dans un corps fissuré.
Elle dépend de la contrainte appliquée, de la taille de l'échantillon et du type de fissure, mais n'a rien à voir avec le matériau.
Cependant, KIc est l'indice de propriété mécanique des matériaux, qui dépend de facteurs internes tels que composition du matériau et la microstructure, mais n'a rien à voir avec des facteurs externes tels que la contrainte appliquée et la taille de l'échantillon.
La relation entre KⅠ et KⅠC est la même que celle entre σ et σS.
KⅠ et σ sont des paramètres mécaniques, tandis que KⅠC et σs sont des indices de propriétés mécaniques des matériaux.
(1) Cette défaillance est une sorte de défaillance soudaine et latente. Avant défaillance due à la fatigueil n'y aura pas de déformation plastique évidente ni de rupture fragile.
(2) Défaillance par fatigue appartient au cycle de rupture retardée à faible contrainte.
(3) La fatigue est très sensible aux défauts (entaille, fissure et structure), c'est-à-dire qu'elle présente un degré élevé de sélection d'échantillons pour les défauts.
(4) Les formes de fatigue peuvent être classées selon différentes méthodes.
Selon l'état de contrainte, on distingue la fatigue de flexion, la fatigue de torsion, la fatigue de tension et de compression, la fatigue de contact et la fatigue composite ;
En fonction du niveau de contrainte et de la durée de vie de la fracture, on distingue la fatigue à cycle élevé et la fatigue à cycle faible.
Source de fatigue, zone de propagation des fissures de fatigue et zone de rupture instantanée
σ- 1 (résistance à la fatigue) représente la durée de vie infinie résistance à la fatigue d'échantillons lisses, ce qui convient à la conception et à la vérification traditionnelles de la résistance à la fatigue ;
△ Kth (valeur seuil de croissance des fissures de fatigue) représente la performance de fatigue à durée de vie infinie des échantillons fissurés, qui convient à la conception et à la vérification de la résistance à la fatigue des pièces fissurées.
Usure par adhérence, usure par abrasion, usure par corrosion et usure par piqûre (fatigue de contact)
Usure de l'adhésif : la surface d'usure est caractérisée par des croûtes de différentes tailles sur la surface des pièces.
Usure abrasive : la surface de frottement présente des rayures ou des rainures formées par des plis de charrue évidents.
Contact fatigue : la surface de contact présente de nombreuses piqûres (piqûres de chanvre), dont certaines sont profondes, ainsi que des traces de propagation de fissures de fatigue au fond.
C'est exact. Parce que l'usure est inversement proportionnelle à la dureté.
Tout en augmentant la surface la résistance et la duretéla contrainte résiduelle de compression de la couche superficielle augmente.
Température spécifique approximative : T / Tm
La peur au ventre : Il s'agit du phénomène selon lequel les matériaux produisent lentement une déformation plastique sous l'action d'une température et d'une charge constantes pendant une longue période.
Force d'endurance : il s'agit de la contrainte maximale à laquelle le matériau ne se rompt pas par fluage à une certaine température et dans un temps donné.
Limite de fluage : il indique la résistance du matériau à la déformation par fluage à haute température.
Stabilité de la relaxation : La capacité d'un matériau à résister à la relaxation des contraintes est appelée stabilité de la relaxation.
Le mécanisme de déformation par fluage des matériaux comprend principalement le glissement des dislocations, la diffusion atomique et le glissement des joints de grains.
Pour les matériaux polymères, il y a également l'étirement des segments de la chaîne moléculaire sous l'effet des forces extérieures.
La rupture intergranulaire est une forme courante de rupture par fluage, en particulier à haute température et à faible contrainte.
Cela s'explique par le fait que la résistance du polycristal et du joint de grain diminue avec l'augmentation de la température, mais que cette dernière diminue plus rapidement, ce qui se traduit par une résistance relative plus faible du joint de grain à haute température.
Il existe deux modèles de rupture des joints de grains : L'un est le modèle de glissement des grains et de concentration des contraintes ; l'autre est le modèle d'agrégation de vacuité.
Le mécanisme de déformation plastique du métal est le glissement et le jumelage.
Le mécanisme de déformation par fluage du métal est le glissement des dislocations, le fluage par diffusion et le glissement des joints de grains.
À haute température, l'augmentation de la température offre la possibilité d'une activation thermique des atomes et des vides, de sorte que les dislocations peuvent surmonter certains obstacles et continuer à produire une déformation par fluage ;
Sous l'action d'une force extérieure, un champ de contrainte irrégulier est généré dans le cristal.
Les atomes et les vides ont une énergie potentielle différente selon leur position, et ils diffusent dans le sens d'une énergie potentielle élevée vers une énergie potentielle faible.
Pour les matériaux solides, la capacité thermique a peu à voir avec la structure du matériau ;
Dans la transition de phase du premier ordre, la courbe de capacité thermique change de façon discontinue et la capacité thermique est infinie.
La transition de phase du second ordre s'achève progressivement dans une certaine plage de température, et la capacité thermique atteint un maximum fini en conséquence.
La conductivité thermique des matériaux amorphes est faible car l'état amorphe est une structure ordonnée à courte portée, que l'on peut assimiler à un cristal de petite taille.
Avec des grains de petite taille et des joints de grains plus nombreux, les phonons sont plus vulnérables à la diffusion, et la conductivité thermique est donc beaucoup plus faible.
Sous l'action d'un champ magnétique, le mouvement orbital des électrons dans la matière produit le diamagnétisme.
Déterminer la courbe de solubilité maximale dans le diagramme de phase de l'alliage : Selon la loi qui veut que le paramagnétisme d'une solution solide monophasée soit plus élevé que celui d'une structure mixte biphasée, et qu'il existe une relation linéaire entre le paramagnétisme du mélange et la composition de l'alliage, la solubilité maximale et la courbe de solubilité dans l'or de l'alliage à une certaine température peuvent être déterminées.
Étude de la décomposition de l'alliage d'aluminium ;
La transformation du désordre de l'ordre, la transformation de l'isomérie et la température de recristallisation des matériaux ont été étudiées.
Pour qu'un métal soit ferromagnétique, il ne suffit pas que ses atomes aient uniquement le moment magnétique de spin non décalé.
Il doit également faire en sorte que le moment magnétique de spin s'arrange spontanément en phase pour produire une magnétisation spontanée.
La boucle d'hystérésis des matériaux magnétiques doux est mince et présente les caractéristiques d'une conductivité magnétique élevée et d'un faible Hc.
La boucle d'hystérésis des matériaux magnétiques durs est hypertrophique et présente les caractéristiques suivantes : Hc, Br et (BH) m élevés.
Le champ électrique formé par les ions positifs dans le métal est uniforme, il n'y a pas d'interaction entre les électrons de valence et les ions, il appartient à l'ensemble du métal et peut se déplacer librement dans l'ensemble du métal.
Selon la théorie quantique des électrons libres, les électrons internes de chaque atome du métal conservent fondamentalement l'état énergétique d'un seul atome, tandis que tous les électrons de valence ont des états énergétiques différents selon la loi de quantification, c'est-à-dire qu'ils ont des niveaux d'énergie différents.
La théorie des bandes d'énergie considère également que les électrons de valence des métaux sont publics et que l'énergie est quantifiée.
La différence est qu'elle considère que le champ potentiel causé par les ions dans les métaux n'est pas uniforme, mais change périodiquement.
L'augmentation de la température aggrave la vibration ionique, accroît l'amplitude de la vibration thermique, augmente le degré de désordre des atomes, réduit le libre parcours des électrons, augmente la probabilité de diffusion et accroît la résistivité.
La conductivité des semi-conducteurs est principalement due aux électrons et aux trous.
Avec l'augmentation de la température, l'énergie cinétique des électrons augmente, ce qui entraîne une augmentation du nombre d'électrons libres et de trous dans le cristal, ce qui augmente la conductivité et diminue la résistance.
(1) Température de transition critique Tc
(2) Champ magnétique critique Hc
(3) Densité de courant critique Jc
La variation de la résistivité est mesurée pour étudier la modification de la microstructure des métaux et des alliages.
(1) Mesurer la courbe de solubilité de la solution solide.
(2) Mesure de la température de transformation de l'alliage à mémoire de forme.
Effet thermique, effet photosensible, effet sensible à la pression (sensible à la tension et sensible à la pression), effet magnétique sensible (effet Hall et effet de magnétorésistance), etc.
Les pannes électriques, les pannes thermiques et les pannes chimiques.
Performance optique linéaire : Lorsque la lumière d'une fréquence unique est incidente dans le milieu transparent non absorbant, sa fréquence ne change pas ;
Lorsque des ondes lumineuses de fréquences différentes pénètrent en même temps dans le milieu, il n'y a pas de couplage mutuel entre les ondes lumineuses et pas de nouvelle fréquence ;
Lorsque deux faisceaux de lumière se rencontrent, s'il s'agit d'une lumière cohérente, il y a interférence.
S'il s'agit d'une lumière incohérente, il n'y a qu'une superposition d'intensité lumineuse, c'est-à-dire qu'elle obéit au principe de superposition linéaire.
Réfraction, dispersion, réflexion, absorption, diffusion, etc.
Ce n'est pas possible car le métal absorbe très fortement la lumière visible.
Cela est dû au fait que les électrons de valence du métal se trouvent dans la sous-bande complète, qui sera dans l'état excité après avoir absorbé des photons.
Il n'est pas nécessaire de passer à la bande de conduction pour entrer en collision et générer de la chaleur.
La lumière incidente est une lumière forte.
Exigences en matière de symétrie des cristaux.
Correspondance des phases.
En tant que fondateur de MachineMFG, j'ai consacré plus d'une décennie de ma carrière à l'industrie métallurgique. Ma vaste expérience m'a permis de devenir un expert dans les domaines de la fabrication de tôles, de l'usinage, de l'ingénierie mécanique et des machines-outils pour les métaux. Je suis constamment en train de réfléchir, de lire et d'écrire sur ces sujets, m'efforçant constamment de rester à la pointe de mon domaine. Laissez mes connaissances et mon expertise être un atout pour votre entreprise.
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