![]() |
||
Главная Рефераты по рекламе Рефераты по физике Рефераты по философии Рефераты по финансам Рефераты по химии Рефераты по хозяйственному праву Рефераты по цифровым устройствам Рефераты по экологическому праву Рефераты по экономико-математическому моделированию Рефераты по экономической географии Рефераты по экономической теории Рефераты по этике Рефераты по юриспруденции Рефераты по языковедению Рефераты по юридическим наукам Рефераты по истории Рефераты по компьютерным наукам Рефераты по медицинским наукам Рефераты по финансовым наукам Рефераты по управленческим наукам Психология и педагогика Промышленность производство Биология и химия Языкознание филология Издательское дело и полиграфия Рефераты по краеведению и этнографии Рефераты по религии и мифологии Рефераты по медицине Рефераты по сексологии Рефераты по информатике программированию Краткое содержание произведений |
Реферат: Исследование зависимостей между механическими характеристиками материаловРеферат: Исследование зависимостей между механическими характеристиками материаловИсследование зависимостей между механическими характеристиками материалов1. Введение Современные техника предъявляет высокие требования к конструкционным материалам. Поэтому в настоящее время в технических науках всё возрастающее значение приобретает развитие методов испытаний материалов, получение и изучение их механических характеристик, целенаправленные изменения этих характеристик. В науке известны различные зависимости, связывающие определённые характеристики материалов. Эти зависимости обусловлены физическими свойствами материалов, но коэффициенты, входящие в эти формулы, определяются экспериментально. Знание этих зависимостей позволяет существенно ускорить и удешевить процесс определения механических характеристик материалов, потому что одни характеристики можно определить при испытаниях материалов, а другие просто вычислить. Работы в этой области – непочатый край, и именно в этой научной нише мы провели наше небольшое исследование. Причём основное внимание в работе было уделено оценке точности полученных результатов. 2. Испытание стальных образцов на растяжение и ударную вязкость
Механические характеристики определяются при различных видах испытаний. Основной вид испытаний, из которого определяется большинство характеристик, - испытание на растяжение. Мы испытали 16 образцов из разных марок стали (каких, мы ещё не знали; по результатам испытаний были определены марки стали). Образец для испытаний изображён на рис. 1.
Рис. 1. Образец для испытаний Испытания
проводились
на лабораторной
машине P-5. Для
каждого образца
строилась
диаграмма
растяжения
“
Рис. 2. Диаграмма растяжения и вид образца из малоуглеродистой стали в момент разрушения.
1 Из этой диаграммы определились следующие характеристики: а)
Предел текучести
FТ - сила, соответствующая площадке текучести; A0 - первоначальная площадь поперечного сечения образца. Следует заметить, что физический предел текучести имеет место только у малоуглеродистых сталей, имеющих непрочные перлитовые прослойки, которые разрушаются, когда напряжение достигает предела текучести. При этом образец заметно удлиняется без роста усилия и его макропрочность сохраняется (образец способен воспринимать нагрузку) б)
Предел прочности.
Предел прочности - это напряжение, соответствующее максимальной нагрузке Fmax. В момент достижения Fmax образуется шейка - местное сужение (в наиболее слабом месте), и дальнейшая деформация образца происходит только уже в области шейки. в)
относительное остаточное удлинение образца в момент разрушения. г)
относительное остаточное сужение поперечного сечения образца д)
удельная работа деформации – величина, равная площади, ограниченной диаграммой растяжения W (рис. 2), делённой на объём рабочей части образца V.
После испытания образцов на растяжение мы на большей части образца нанесли небольшой надрез и испытывали её на маятниковом копре на ударную вязкость (рис. 3).
Р 2 ис. 3. Схема испытания на ударную вязкость.Ударная вязкость характеризует работу разрушения единицы площади образца и рассчитывается по формуле
ауд
=
где
Первые
пять характеристик:
Результаты испытаний представлены в таблице (рис. 4). По полученным характеристикам мы определили наиболее вероятные марки сталей испытанных образцов. Оказалось, что 4 образца были изготовлены из малоуглеродистой стали ст. 3; один образец из среднеуглеродистой стали ст. 45 и 11 образцов из легированной стали 50Г. 3. Ошибки измерений. Статистическая обработка полученных результатов Как известно при проведении измерений физических величин всегда имеют место ошибки измерений, обусловленные самыми различными факторами. Поэтому всегда необходимо проводить статистическую обработку результатов измерений, по результатам которой можно оценить точность измерений и надёжность полученных результатов. Мы рассчитывали следующие величины: а) Среднее арифметическое всех определённых характеристик
где n – число измерений (полученных характеристик). б) Средняя квадратическая ошибка
в) Коэффициент вариации (относительная величина средней квадратической ошибки в %).
г)
Доверительные
интервалы
г 3 де ![]() ![]() После
расчета доверительного
интервала
Результаты статистической обработки определённых механических характеристик по формулам (6) – (8) приведены в таблице на рис. 4. 4. Анализ полученных результатов. Поиск зависимостей между характеристиками материалов Д Р На
полярную диаграмму
мы не нанесли
предел текучести
На
полярной диаграмме
хорошо видны
известные
качественные
соотношения
между статическими
характеристиками
прочности и
пластичности,
с одной стороны,
и между статическими
и динамическими
характеристиками,
с другой стороны,
а именно:
чем больше
4.1.Связь
Известно, что для сталей
5 В общем виде:
Мы определили коэффициент k для ст. 3:
Далее мы рассчитали среднеквадратическую ошибку Sk для коэффициента k. Известно,
что если
На основании формулы (15)
Задавшись
доверительной
вероятностью
В
соответствии
с формулой (10)
мы можем сказать,
что с доверительной
вероятностью
4.2
Связь
Поскольку
или
По формуле (19) мы рассчитали k1 для испытанных марок сталей: для
ст. 3:
для
ст. 50Г
для
ст. 45:
Относительные расхождения между этими коэффициентами
6 ![]() Мы рассчитали погрешность коэффициента k1 для ст. 50Г: По формуле (15)
Коэффициент вариации
При
Таким
образом,
Эту связь устанавливаем в виде
для
ст. 3:
для
ст. 50Г:
Как видим, коэффициент k2 очень стабильный. 4.4
Связь между
На наш взгляд, чем большее количество характеристик связывается единой зависимостью на основе подмеченных закономерностей, эти связи более устойчивы, т. е. их можно использовать для более широкого круга материалов. Анализируя полярную диаграмму полученных характеристик для трёх марок стали, мы выразили такую связь в виде формулы
Коэффициент 0,43 мы подобрали расчётом на ЭВМ.
7 Для
ст. 3:
Для
ст. 50Г:
Для
ст. 45:
Максимальное относительное расхождение между этими коэффициентами
5. Выводы Таким
образом, мы
испытали 16 образцов
из 3 марок стали
(как потом оказалось)
на растяжение
и ударную вязкость.
Рассчитали
соответствующие
механические
характеристики
( Мы
подтвердили
некоторые
известные связи
(между
Мы
также установили
новые связи
между рассчитанными
характеристиками
(между
Знание этих зависимостей даёт возможность уменьшать объём испытаний новых материалов, сэкономив тем самым время и ресурсы. С 8 8 ледует заметить, что объём проведённых нами испытаний относительно невелик, поэтому полученные результаты следует рассматривать как предварительные, которые можно развивать и уточнять, увеличивая количество образцов и диапазон материалов.Используемая литература: “Сопротивление материалов” автор: Феодосьев В. И. , “Сопротивление материалов” автор: Писаренко Г. С. |
|
|