Из Википедии, бесплатной энциклопедии
  (Перенаправлено из теста Шарпи )
Перейти к навигации Перейти к поиску
Современная машина для испытаний на удар.

Испытание на удар по Шарпи , также известное как тест V- образный надрез по Шарпи , является стандартизирован высоким напряжением рейта тестом , который определяет количество энергии , поглощаемое материал во время разрушения . Поглощенная энергия является мерой материала надреза ударной вязкости . Он широко используется в промышленности, поскольку его легко приготовить и провести, а результаты можно получить быстро и недорого. Недостатком является то, что некоторые результаты носят сравнительный характер. [1] Это испытание сыграло решающую роль в понимании проблемы разрушения кораблей во время Второй мировой войны. [2] [3]

Тест был разработан примерно в 1900 году С. Б. Расселом (1898, американец) и Жоржем Шарпи (1901, француз). [4] Этот тест стал известен как тест Шарпи в начале 1900-х годов благодаря техническому вкладу и усилиям Шарпи по стандартизации.

История [ править ]

В 1896 году С.Б. Рассел представил идею остаточной энергии разрушения и разработал маятниковый тест разрушения. Первоначальные тесты Рассела измеряли образцы без надреза. В 1897 году Фремон представил тест для измерения того же явления с помощью подпружиненной машины. В 1901 году Жорж Шарпи предложил стандартизированный метод, улучшающий метод Рассела, представив модернизированный маятник и образец с надрезом, дающий точные характеристики. [5]

Определение [ править ]

Старинная машина для испытаний на удар. Желтая клетка слева предназначена для предотвращения несчастных случаев во время качания маятника, маятник виден в покое внизу

Устройство состоит из маятника известной массы и длины, который сбрасывается с известной высоты для удара о образец материала с надрезом . Энергия , передаваемая материала можно сделать вывод , сравнивая разницу в высоте молотка до и после перелома (энергии , поглощенной случае перелома).

Выемка в образце влияет на результаты испытания на удар, [6] , таким образом , это необходимо для того , вырезы , чтобы быть регулярных размеров и геометрии. Размер образца также может повлиять на результаты, поскольку размеры определяют, находится ли материал в плоскости деформации. Эта разница может сильно повлиять на сделанные выводы. [7]

В стандартные методы для Зубчатый Бар ударных испытаний металлических материалов можно найти в ASTM E23, [8] ИСО 148-1 [9] или EN 10045-1 (отставку и заменен ISO 148-1), [10] , где все Подробно описаны аспекты теста и используемого оборудования.

Количественные результаты [ править ]

Количественный результат воздействия испытаний энергии , необходимая для разрушения материала и может быть использован для измерения ударной вязкости материала. Связь с пределом текучести существует, но ее нельзя выразить стандартной формулой. Кроме того, скорость деформации может быть изучена и проанализирована на предмет ее влияния на разрушение.

Температуру вязко-хрупкого перехода (DBTT) можно получить из температуры, при которой резко меняется энергия, необходимая для разрушения материала. Однако на практике резкого перехода нет, и трудно получить точную температуру перехода (на самом деле это переходная область). Точное значение DBTT может быть получено эмпирически разными способами: определенная поглощенная энергия, изменение формы разрушения (например, 50% площади скола) и т. Д. [1]

Качественные результаты [ править ]

В качественных результатах испытания на удар могут быть использованы для определения пластичности материала. [11] Если материал ломается на плоской плоскости, трещина была хрупкой, а если материал ломался с неровными краями или кромками сдвига, то трещина была пластичной. Обычно материал не разрушается тем или иным образом, и, таким образом, сравнение зубчатых и плоских участков поверхности разрушения дает оценку процента пластичного и хрупкого разрушения. [1]

Размеры выборки [ править ]

Согласно ASTM A370, [12] стандартный размер образца для испытаний на ударную вязкость по Шарпи составляет 10 мм × 10 мм × 55 мм. Размеры субразмерных образцов: 10 мм × 7,5 мм × 55 мм, 10 мм × 6,7 мм × 55 мм, 10 мм × 5 мм × 55 мм, 10 мм × 3,3 мм × 55 мм, 10 мм × 2,5 мм × 55 мм. Подробная информация об образцах согласно ASTM A370 (Стандартный метод испытаний и определения для механических испытаний стальных изделий).

Согласно стандарту EN 10045-1 (исключен и заменен на ISO 148) [10] стандартные размеры образцов составляют 10 мм × 10 мм × 55 мм. Образцы подразмеров составляют: 10 мм × 7,5 мм × 55 мм и 10 мм × 5 мм × 55 мм.

Согласно ISO 148, [9] стандартные размеры образцов составляют 10 мм × 10 мм × 55 мм. Образцы подразмеров составляют: 10 мм × 7,5 мм × 55 мм, 10 мм × 5 мм × 55 мм и 10 мм × 2,5 мм × 55 мм.

Согласно стандарту MPIF Standard 40 [13] стандартный размер образца без надреза составляет 10 мм (± 0,125 мм) x 10 мм (± 0,125 мм) x 55 мм (± 2,5 мм).

Результаты ударных испытаний низко- и высокопрочных материалов [ править ]

Энергия удара низкопрочных металлов, которые не показывают изменения режима разрушения с температурой, обычно высока и нечувствительна к температуре. По этим причинам ударные испытания не широко используются для оценки сопротивления разрушению низкопрочных материалов, режимы разрушения которых не меняются с температурой. Испытания на ударную вязкость обычно показывают переход из пластичного в хрупкое состояние для низкопрочных материалов, которые действительно показывают изменение режима разрушения в зависимости от температуры, например, для переходных металлов с объемно-центрированной кубической (ОЦК) структурой.

Как правило, высокопрочные материалы имеют низкую энергию удара, что свидетельствует о том, что трещины легко возникают и распространяются в высокопрочных материалах. Энергия удара высокопрочных материалов, отличных от сталей или переходных металлов BCC, обычно нечувствительна к температуре. Высокопрочные стали BCC демонстрируют более широкий разброс энергии удара, чем высокопрочные металлы, которые не имеют структуры BCC, потому что стали претерпевают микроскопический пластично-хрупкий переход. Тем не менее максимальная энергия удара высокопрочных сталей по-прежнему невысока из-за их хрупкости. [14]

См. Также [ править ]

  • Испытание на ударную вязкость по Изоду
  • Хрупкий
  • Сила удара

Заметки [ править ]

  1. ^ a b c Мейерс Марк А; Чавла Кришан Кумар (1998). Механическое поведение материалов . Прентис Холл. ISBN 978-0-13-262817-4.
  2. ^ Дизайн и методы постройки сварных стальных торговых судов: Заключительный отчет комиссии по расследованию (ВМС США) (июль 1947 г.). «Сварочный журнал». 26 (7). Сварочный журнал: 569. Цитировать журнал требует |journal=( помощь )
  3. ^ Williams, ML & Эллингер, Г. А (1948). Исследование трещин стальных листов, снятых со сварных судов . Национальное бюро стандартов Rep.
  4. ^ Сиверт
  5. ^ Седрик В. Ричардс (1968). Инженерное материаловедение . Wadsworth Publishing Company, Inc.
  6. ^ Kurishita Н, Kayano Н, Narui М, Ямадзаки М, Кано Y, Shibahara I (1993). «Влияние размеров V-образного надреза на результаты испытаний на ударную вязкость по Шарпи для миниатюрных образцов ферритной стали разных размеров» . Материалы Сделки - JIM . Японский институт металлов. 34 (11): 1042–52. DOI : 10,2320 / matertrans1989.34.1042 . ISSN 0916-1821 . 
  7. ^ Mills NJ (февраль 1976). «Механизм хрупкого разрушения при испытаниях поликарбоната на удар с надрезом». Журнал материаловедения . 11 (2): 363–75. Bibcode : 1976JMatS..11..363M . DOI : 10.1007 / BF00551448 . S2CID 136720443 . 
  8. ^ Стандартные методы испытаний ASTM E23 для испытания металлических материалов на ударную вязкость.
  9. ^ a b ISO 148-1 Металлические материалы - Испытание на удар маятником Шарпи - Часть 1: Метод испытания
  10. ^ a b EN 10045-1 Испытание на ударную вязкость по Шарпи металлических материалов. Метод испытаний (V- и U-образные надрезы)
  11. ^ Mathurt KK, Needleman A, Tvergaard V (май 1994). «3D-анализ режимов разрушения при испытании на удар по Шарпи». Моделирование и моделирование в материаловедении и инженерии . 2 (3A): 617–35. Bibcode : 1994MSMSE ... 2..617M . DOI : 10.1088 / 0965-0393 / 2 / 3A / 014 .
  12. ^ Стандартные методы испытаний и определения ASTM A370 для механических испытаний стальных изделий
  13. ^ Стандартные методы испытаний металлических порошков и продуктов порошковой металлургии . Принстон, Нью-Джерси: Федерация порошковой металлургии. 2006. С. 53–54. ISBN 0-9762057-3-4.
  14. ^ Кортни, Томас Х. (2000). Механическое поведение материалов . Waveland Press, Inc. ISBN 978-1-57766-425-3.

Внешние ссылки [ править ]

  • Калькулятор
  • Видео об испытании на удар по Шарпи

[Категория: Механика разрушения]]