Ein Artikel, der Ihnen hilft, die mechanischen Eigenschaften von Materialien zu verstehen: Festigkeit, Härte, Zähigkeit, Sprödigkeit…

In der Bautechnik ist es bei der Auswahl des richtigen Materials für ein Projekt oder Produkt sehr wichtig, dieses Material und nicht dieses Material basierend auf den mechanischen Eigenschaften des Materials als Grundlage auszuwählen. In diesem Artikel werden Sie die Grundlagen verstehen mechanische Eigenschaften von Materialien: Festigkeit, Härte, Zähigkeit, Sprödigkeit…

★ Grundlegend CKonzepte

Wissenslernen beginnt mit Konzepten, den kleinsten Wissenseinheiten. Etwas, ein Thema zu verstehen, erfordert das Verständnis vieler grundlegender Konzepte. Um mehr über die mechanischen Eigenschaften von Materialien zu erfahren, müssen wir daher zuerst das relevante Kernkonzept verstehen und verstehen, was dieses Konzept ausdrückt. Mit diesem Ausgangspunkt wird das Folgende viel einfacher.

Nein.	Ferienhäuser	Definition
1	Stärke	Die Fähigkeit eines Materials, Schäden unter Einwirkung einer äußeren Kraft zu widerstehen.
2	Härte	Die Fähigkeit eines Materials, einer lokalen plastischen Verformung zu widerstehen. Die Fähigkeit eines Materials, Kratzen, Schneiden, Abrieb, Eindrücken oder Eindringen zu widerstehen.
3	Steifheit	Steifigkeit bezieht sich auf die Fähigkeit eines Materials oder einer Komponente, einer Verformung unter Belastung standzuhalten, was die Schwierigkeit der elastischen Verformung und auch die Kraft darstellt, die erforderlich ist, um eine Verschiebung der Einheit zu bewirken.
4	Flexibilität	Die Flexibilität, auch als Schlankheitsgrad bekannt, wird als bezeichnet, was sich auf die Größe der Verformung entlang der vertikalen Achse des Bauteils unter axialer Belastung bezieht. Es ist der Kehrwert der Steifigkeit.
5	Ermüden	Ermüdungsschäden bezeichnet das Phänomen des Materialversagens unter Belastung, die weit unter der Festigkeitsgrenze oder sogar der Streckgrenze des Materials liegt.
6	Zähigkeit	Zähigkeit, die die Fähigkeit eines Materials angibt, bei plastischer Verformung und Bruch Energie zu absorbieren.
7	Sprödigkeit	Unter Sprödigkeit versteht man die Eigenschaft, dass Material unter Einwirkung äußerer Kräfte (z. B. Zugschlag etc.) mit nur geringer Verformung bricht.
8	Elastizität	Elastizität bezieht sich auf die Eigenschaft, dass ein Objekt nach einer Verformung seine ursprüngliche Größe und Form wiedererlangen kann, was durch den Elastizitätsmodul E ausgedrückt wird.
9	Plastizität	Plastizität ist die Fähigkeit eines Objekts, sich zu verformen. Wenn die äußere Kraft klein ist, erfährt das Objekt eine elastische Verformung, wenn die äußere Kraft einen bestimmten Wert überschreitet, erzeugt das Objekt eine nicht wiederherstellbare Verformung, die als plastische Verformung bezeichnet wird.
10	Duktilität	Duktilität bezieht sich auf die Fähigkeit eines Materials oder Bauteils, nach Erreichen eines Schadenszustands weiter zu tragen, bis es seine maximale Tragfähigkeit erreicht hat. Dies ist die Fähigkeit, die Verformung bei einer bestimmten Tragfähigkeit aufrechtzuerhalten.

★ Grundlegende Eigenschaften

Damit Sie diese mechanischen Eigenschaften besser verstehen, habe ich 10 gängige Filmszenen aus dem Arbeits- oder Lebensalltag als Referenz ausgewählt, um ihre grundlegenden Eigenschaften näher zu beschreiben, sie an Ihre Freunde weiterzugeben, um voneinander zu lernen.

Festigkeit: Das Material muss den im Anwendungsfall einwirkenden Kräften standhalten, ohne sich zu verbiegen, zu brechen, zu brechen oder sich zu verformen.

Härte: Härtere Materialien sind im Allgemeinen widerstandsfähiger gegen Kratzer, langlebiger und widerstandsfähiger gegen Risse und Eindrücke.

Steifigkeit: Ein Material mit guter Steifigkeit ist weniger anfällig für Verformungen.

Flexibilität: Eine höhere Flexibilität führt zu einer stärkeren Verformung und einer geringeren Stabilität des Bauteils.

Ermüdung: Ein Material mit hoher Ermüdung ist von guter Qualität und hält länger.

Zähigkeit: Die Zug- und Schlagfestigkeit des Materials, je besser die Zähigkeit, desto geringer die Möglichkeit eines Sprödbruchs.

Sprödigkeit: Im Gegensatz zur Zähigkeit wird das Material bei sehr geringer Verformung beschädigt, je größer die Sprödigkeit ist.

Elastizität: Die Fähigkeit eines Materials, Kräfte aufzunehmen und sich in verschiedene Richtungen zu biegen und in seinen ursprünglichen Zustand zurückzukehren.

Plastizität: Je besser die Plastizität im Verhältnis zur Elastizität ist, die Verformung des Materials behält die Form nach der Verformung bei.

Duktilität: Die Fähigkeit, in Längsrichtung belastet und verformt zu werden. Für seismische Strukturen sollten Materialien mit guter Duktilität verwendet werden.

★ Verbindungen und Unterscheidungen

Nach dem Verständnis der grundlegenden Konzepte und Eigenschaften ist es noch wichtiger, die Zusammenhänge und Unterschiede zwischen ihnen zu verstehen, um ein tiefes Verständnis der Eigenschaften von Materialien oder Komponenten zu erlangen und diese besser auf das praktische Produktionsleben anwenden zu können.

Zunächst einmal sind die Besonderheiten verschiedener Materialien unterschiedlich. Im Allgemeinen ist in der Materialwissenschaft die Härte der Keramik hoch, die Metallfestigkeit hoch, die Polymerplastizität gut usw Das. Sie können sehen, was gesagt wird in Grundlagen der Materialwissenschaft, die sehr ausführlich geschrieben ist.

1 Die Beziehung zwischen Festigkeit und Plastizität

Die Festigkeit bezieht sich auf die maximale Kraft, der ein Material standhalten kann. Plastizität bezieht sich auf den Prozentsatz des Materials, der maximal verformt werden kann. Wenn beispielsweise ein Stahlstab einer maximalen Kraft von 100 MPa standhält, dh seine Festigkeit beträgt 100 MPa, und wenn er sich bei einer Kraft von 100 MPa um 20 % verformt und bricht, dann beträgt seine Plastizität 20 %.

In der Industrie ist eine typische Situation, in der hohe Festigkeit und hohe Plastizität erforderlich sind, in den Strukturkomponenten eines Autos zu finden. Einerseits soll es mehr Kräften standhalten, andererseits sollen sich die Strukturbauteile im Kollisionsfall stark verformen können, damit sie Energie aufnehmen können und die Passagiere schützen. Wir wollen zum Beispiel, dass ein Strukturbauteil einem Druck von 2,000 MPa standhält und sich gleichzeitig bis zu 60 % bruchfrei verformt. (Aufgenommene Energie = Kraft auf das Bauteil x Verformungsgrad des Bauteils) Dies ist in der Tat die Zähigkeit. Zähigkeit ist die Energiemenge, die von einem Material während der Verformung absorbiert wird und wird normalerweise durch das Integral unter der Kurve in a . dargestellt Zugversuch Diagramm, dh die Fläche, wie unten gezeigt.

Generell können Festigkeit und Plastizität eines Materials nicht gleichzeitig erfüllt werden, sie sind wie zwei Seiten einer Medaille: Eine Festigkeitssteigerung führt in der Regel zu einer Abnahme der Plastizität. Untersuchungen haben gezeigt, dass die plastische Verformung metallischer Werkstoffe normalerweise durch Versetzungsschlupf erreicht wird. Während der Kaltverfestigung wird das Metall plastisch verformt, die Körner rutschen und Versetzungen verhaken sich, wodurch sich die Körner verlängern, brechen und fibrillieren, wodurch eine weitere Verformung und daraus resultierendes Versagen und Bruch verhindert werden.

2 Elastizität und Plastizität sind relativ

Die Elastizität ist einfach, nach dem Rückzug der äußeren Kräfte kann die Verformung vollständig wiederhergestellt werden; Plastizität bedeutet, dass das Material eine plastische Verformung aufweist, nach dem Entzug der äußeren Kräfte kann die Verformung nicht vollständig wiederhergestellt werden, es bleibt eine plastische Verformung. Der Dehnungsindex wird beispielsweise verwendet, um die Plastizität von Stahl zu bewerten. Nachdem eine Stahlprobe abgezogen wurde, erholt sich die elastische Verformung, während sich die plastische Restverformung erholt, sodass die Dehnung zur Bewertung der plastischen Verformungskapazität von Stahl verwendet werden kann.

3 Steifigkeit, Duktilität und Plastizität

Erstens sind alle drei Konzepte, die den Grad der Verformung messen. Steifigkeit ist der Wert der Belastung/Verschiebung in der elastischen Phase, der EI ist, ein Maß für Weichheit und Steifigkeit. Duktilität und Plastizität sind Verformungen in der unelastischen Phase, der Duktilitätskoeffizient kann quantitativ berechnet werden und Plastizität ist ein qualitativer Begriff.

4 Zähigkeit = Festigkeit + Plastizität

Zähigkeit bezieht sich auf die Energie, die das Material von der Kraft bis zum Bruch absorbiert. Je mehr Energie verbraucht wird, um das Material zum Bruch zu bringen, desto besser ist die Zähigkeit. Der Energieverbrauch bedeutet, dass außerhalb des Systems Arbeit am Material verrichtet werden muss, die dann das Vorhandensein von Kraft und Weg (Verformung) anzeigt. Die Belastbarkeit zeichnet sich durch Festigkeit und die Verformungsfähigkeit durch Plastizität aus. Ein duktiles Material hat also eine gute Plastizität.