Прочность материала это способность: Материалы: полезная информация – «БАУ-СТОРЕ»

прочность | это… Что такое прочность?

ТолкованиеПеревод

прочность
про́чность

способность материала сопротивляться разрушению, а также необратимому изменению формы (пластической деформации) при действии внешних нагрузок; в узком смысле — только сопротивление разрушению. Прочность твердых тел обусловлена в конечном счёте силами взаимодействия между атомами и ионами, составляющими тело. Прочность зависит не только от самого материала, но и от вида напряжённого состояния (растяжение, сжатие, изгиб и др.), от условий эксплуатации (температура, скорость нагружения, длительность и число циклов нагружения, воздействие окружающей среды и т. д.). В зависимости от всех этих факторов в технике приняты различные меры прочности: предел прочности, предел текучести, предел усталости и др. Повышение прочности материалов достигается термической и механической обработкой, введением легирующих добавок в сплавы, радиоактивным облучением, применением армированных и композиционных материалов.

* * *

ПРОЧНОСТЬ

ПРО́ЧНОСТЬ, способность материала сопротивляться разрушению, а также необратимому изменению формы (пластической деформации (см. ДЕФОРМАЦИЯ)) при действии внешних нагрузок, в узком смысле — только сопротивление разрушению. Прочность твердых тел обусловлена в конечном счете силами взаимодействия между атомами и ионами, составляющими тело. Прочность зависит не только от самого материала, но и от вида напряженного состояния (растяжение, сжатие, изгиб и др.), от условий эксплуатации (температура, скорость нагружения, длительность и число циклов нагружения, воздействие окружающей среды и т. д.). В зависимости от всех этих факторов в технике приняты различные меры прочности: предел прочности, предел текучести, предел усталости и др. Повышение прочности материалов достигается термической и механической обработкой, введением легирующих добавок в сплавы, радиоактивным облучением, применением армированных и композиционных материалов.

Энциклопедический словарь. 2009.

Поможем написать реферат

Синонимы:

безошибочность, безубыточность, безызносность, беспроигрышность, вибропрочность, дебелость, добротность, долговечность, долговременность, достоверность, живучесть, исправность, капитальность, крепкость, крепость, механопрочность, надежность, незыблемость, ненарушимость, неопровержимость, непоколебимость, неразрушаемость, неразрушимость, неразрывность, нерасторжимость, нерушимость, несокрушимость, несомненность, неуязвимость, носкость, обеспеченность, основательность, постоянность, солидность, стабильность, стойкость, твердость, убедительность, устойчивость, фундаментальность, электропрочность

  • Прохоровы
  • Прошкин Александр Анатольевич

Полезное


Прочность

Прочностью называют способность конструкций и составляющих их элементов сопротивляться разрушению под действием внешних нагрузок.

Под разрушением также понимаются необратимые пластические деформации.

Прочность — базовое понятие в сопротивлении материалов и технической механике.

Прочность материалов характеризуется такими параметрами как предел текучести (для пластичных) или предел прочности (для хрупких материалов).

Для элементов конструкций прочность обуславливается величиной допускаемых напряжений.

Короткое видео о том что такое прочность в сопромате:


Другие видео

Критерием оценки прочности элементов является условие, при котором напряжения, возникающие под действием внешних нагрузок не должны превышать допустимых значений.

Например, при растяжении:
Если нормальные напряжения σ не превышают допустимых [σ] — стержень прочный.

Когда напряжения в сечении больше допустимых – стержень непрочен.

Конструкция в целом считается прочной только тогда, когда прочны все составляющие ее элементы. Отсюда следует, что если хотя бы один элемент конструкции не является прочным, то вся конструкция тоже считается непрочной.

Прочность элементов в свою очередь зависит от материала, величины прикладываемой нагрузки и поперечных размеров, а в некоторых случаях формы и расположения сечения.

Поэтому недопустимо судить о прочности конструкции при отсутствии схемы ее нагружения.

Если нагрузки неизвестны, можно, лишь сравнивать прочность различных материалов либо элементов.

Например, при абсолютно одинаковых размерах стальной брус прочнее деревянного.

В механике основными видами расчетов на прочность являются:

  • Проектировочный расчет (подбор размеров сечений)
  • Проверка на прочность
  • Определение грузоподъемности.

Прочностные расчеты выполняются в несколько этапов:

  1. При необходимости определяются опорные реакции,
  2. Рассчитываются внутренние силовые факторы и строятся их эпюры,
  3. Определяются наиболее нагруженные участки либо сечения бруса,
  4. В зависимости от условия задачи выполняется необходимый расчет.

Примеры расчетов на прочность >>
Расчет напряжений >>

Сохранить или поделиться с друзьями


Вы находитесь тут:


Уважаемые студенты!
На нашем сайте можно получить помощь по техническим и другим предметам:

✔ Решение задач и контрольных
✔ Выполнение учебных работ
✔ Помощь на экзаменах

Подробнее


Стоимость мы сообщим в течение 5 минут
на указанный вами адрес электронной почты.

Если стоимость устроит вы сможете оформить заказ.

НАБОР СТУДЕНТА ДЛЯ УЧЁБЫ

На нашем сайте можно бесплатно скачать:

— Рамки A4 для учебных работ
— Миллиметровки разного цвета
— Шрифты чертежные ГОСТ
— Листы в клетку и в линейку

Сохранить или поделиться с друзьями


Помощь с решением

ВЫБЕРИТЕ РАЗДЕЛ МЕХАНИКИ

  • Техническая механика (техмех)
  • Теоретическая механика (теормех)
  • Сопротивление материалов (сопромат)
  • Строительная механика (строймех)
  • Теория механизмов и машин (ТММ)
  • Детали машин и ОК (ДМ)
Поиск формул и решений задач
Поддержать сайт

Жесткость и прочность: различия и ключевые факторы, на которые следует обратить внимание

Прочность и жесткость материала — два важнейших свойства, которые необходимо понимать при оценке продукции. Они играют главную роль в определении применения материалов для различных целей. Для некоторых применений требуются продукты, которые должны быть прочными и устойчивыми к изгибу. Такие изделия также должны уметь распределять нагрузку по необходимой площади.

Часто люди путают эти свойства за одно и то же. Многие люди также путают оба понятия с твердостью материалов. Однако между ними существует ряд различий. Поэтому очень важно понимать эти различия при выборе материала для различных целей.

В этой статье объясняется разница между прочностью и жесткостью и их техническими свойствами. В нем также содержатся советы по созданию идеальных конструкций с использованием жестких и прочных материалов. Давайте погрузимся прямо в!

Жесткость и прочность

Жесткость и прочность тесно связаны. Таким образом, они легко путают термины, когда дело доходит до инженерии. Их использование в обычной речи мешает большинству людей понять их различие. Это также затрудняет их соответствующую классификацию. Хотя оба они подразумевают чувство сопротивления, жесткость отличается от силы довольно многими способами.

Что такое сила?

Прочность – это мера нагрузки, которую материал может выдержать без разрушения. Это способность материала выдерживать максимальную нагрузку до того, как он сломается или окончательно деформируется.

Когда материал деформируется, он меняет форму в ответ на приложенную силу. Следовательно, прочность относится к способности материала воспринимать силу без разрушения.

Это общая мера способности материала выдерживать приложенную к нему нагрузку до достижения точки остаточной деформации. Инженеры часто связывают значение, известное как предел текучести «σy», с прочностью. Это помогает установить разницу между прочностью и жесткостью. Прочность материала определяется его химическим составом и термической обработкой.

Типы прочности

Существуют различные типы и меры прочности, которые необходимо проверять при оценке материалов. К ним относятся следующие:

Прочность на растяжение

Это максимальное растяжение или растяжение, которое может выдержать материал, прежде чем он станет необратимо поврежденным. Прочность на растяжение, по сути, является мерой того, насколько материал может сопротивляться. Это полезная точка отсчета того, как детали будут работать в приложениях.

Существует три основных типа прочности на растяжение, в том числе:

  • Предел текучести. Это точка, в которой материал начинает пластически деформироваться.
  • Предельная прочность на растяжение. Это предельное или максимальное напряжение, которому материал может противостоять без разрушения.
  • Прочность на разрыв. Описывает координату прочности на кривой зависимости прочности от деформации в точке разрушения.
Прочность на удар

Ударная вязкость является мерой количества удара или приложенной силы, которую материал может выдержать до деформации. Нагрузка, вызывающая удар, и предел прочности материала выражаются в виде энергии. Таким образом, ударная вязкость измеряет уровень энергии, которую материал может выдержать, прежде чем он деформируется.

Прочность на сжатие

Как следует из названия, прочность на сжатие — это максимальный уровень сжатия или давления, который может выдержать материал. Измеряется с помощью универсальной испытательной машины. Эта машина прикладывает большую нагрузку к материалу.

Предел текучести в сравнении с предельной прочностью

Как следует из названия, предел текучести — это максимальная нагрузка, которую может выдержать материал, прежде чем он начнет поддаваться деформации и необратимо деформироваться. В этот момент материал деформируется при приложении наибольшей силы для достижения предела текучести.

С другой стороны, предел прочности при растяжении относится к максимальному напряжению, которое материал может выдержать при растяжении. Предел прочности на растяжение – это максимальное сопротивление материала приложенной силе. Это часто приводит к постоянному удлинению или растяжению материала.

Однако и предел текучести, и предел прочности при растяжении являются показателями способности материала сопротивляться деформации.

Что такое жесткость материала?

Жесткость материала – это мера способности материала возвращаться в свою первоначальную форму после воздействия внешней силы. Это относится к способности материала противостоять внешним силам и при этом возвращаться к своей первоначальной форме.

Эти силы включают изгиб, растяжение и другие формы деформации. Его также можно назвать жесткостью материала. Это его способность сопротивляться деформации. Жесткость тесно связана с упругими или гибкими материалами. Чем гибче материал, тем меньше жесткость.

В общем, жесткость является общей мерой величины отклонения, вызванного нагрузкой на материал. Инженеры часто связывают значение, известное как модуль Юнга «Е», для жесткости.

Знание свойств материалов важно для проектирования деталей. Если вам нужны предложения по выбору материала для создания высококачественных деталей, RapidDirect — ваш лучший партнер.

Взаимосвязь между жесткостью и прочностью

Когда дело доходит до жесткости и прочности, легко спутать вещи. Часто кажется логичным, что если материал жесткий, он достаточно прочен, чтобы выдерживать силу и выдерживать нагрузки, не ломаясь. Однако это не так, поскольку «сильнее» не обязательно означает «жестче».

Прочность материала и его свойства жесткости не связаны напрямую. Это становится очевидным, когда эти материалы с различной жесткостью и прочностными свойствами подвергаются воздействию внешних сил. Свойства жесткого материала могут позволить ему вернуться к своей первоначальной форме после того, как он принял несколько форм, чтобы принять силу.

С другой стороны, прочный материал не меняет своей формы. Он либо сопротивляется силе, либо постоянно деформируется, если сила превышает его предел прочности на растяжение. Это может сбить с толку простую логику, потому что устойчивость к физической деформации является ключевой частью определения как прочности, так и жесткости. Однако материал может легко сломаться, если он имеет низкую прочность. Если у него низкая жесткость, он может отклонять большую нагрузку.

В чем разница между прочностью и жесткостью материала?

Прочность и жесткость — это два физических свойства материала. Одно из основных различий между ними заключается в том, что жесткость — это способность объекта выдерживать нагрузку без разрушения. С другой стороны, прочность — это способность объекта сопротивляться деформации при приложении напряжения.

Прочность измеряет напряжение или силу, приложенную к материалу до того, как он сломается (предел прочности) или необратимо деформируется (предел текучести). Однако жесткость материала определяет, как материал изгибается, чтобы противостоять приложенной силе, возвращаясь к своей первоначальной форме после снятия силы.

Прочный материал с меньшей жесткостью сломается, если приложенная сила превысит предел прочности при растяжении. Прочный материал не меняет своей формы. Если приложенная сила превышает его прочность, он просто ломается, полностью теряя первоначальную форму.

Однако жесткий материал с меньшей прочностью будет прогибаться. Прогиб помогает ему приспособиться к действующей на него силе. Поэтому он может вернуться к своей первоначальной форме после прекращения действия силы.

Передовой опыт проектирования на прочность и жесткость

Жесткость и прочность представляет собой важную тему для рассмотрения в производстве. Вот четыре передовых метода, которые следует соблюдать до и во время процесса проектирования.

1. Расчет ожидаемого напряжения на каждом материале

Чтобы определить, где могут возникнуть отклонения, необходимо определить ожидаемую силу, которая будет воздействовать на каждый материал. Важно знать, как проверить жесткость материала. Вы можете сделать это, измерив, как предполагаемая конструкция реагирует на различные силы. Чтобы изучить это, вы можете использовать методы инструментирования для прогнозирования поведения модели и анализа полученных данных. Кроме того, вы должны отметить переменные ползучести и усталости в альтернативных системах, связанных с окружающей средой, которой будет подвергаться материал.

2. Проведите испытания ряда материалов перед выбором

Материалы с известными механическими свойствами следует использовать для испытаний на прочность или жесткость при воздействии внешней силы. Такие материалы, как керамика, хрупкие. Они не проявляют никакой деформации перед разрушением. При приложении силы они быстро ломаются и необратимо деформируются. С другой стороны, металлы обладают пластичными и хрупкими свойствами. Если они пластичны, то перед разрушением они проявляют пластическую деформацию. Хрупкие альтернативы становятся необратимо деформированными при приложении силы за пределом их предела текучести 9.0003

3. Определите важные факторы в начале проектирования

Важно определить факторы и компоненты, которые будут наиболее важными для вашего проекта. К таким факторам могут относиться равномерная и ударная нагрузки, а также постоянные и сосредоточенные нагрузки. Это особенно важно на начальном этапе проектирования при разработке проекта с помощью программного обеспечения САПР. Это поможет вам создать графическое представление этих компонентов с помощью моделирования блок-схем и графиков связей. Поэтому у вас будет намек на требуемую жесткость и прочность.

4. Подтверждение функциональности проекта перед созданием прототипа

Вы можете проконсультироваться с инженерами для проверки вашего проекта. Они помогут вам провести технический анализ вашего проекта и при необходимости предоставить обзоры. Воспользуйтесь преимуществами анализа FEA, чтобы оптимизировать геометрию вашего проекта. Затем перед созданием прототипа убедитесь, что численные результаты синхронизированы.

Заключение

Важно понимать роль прочности и жесткости материала в принятии основополагающих решений. Они являются очень важными факторами в производстве высококачественной продукции. Это связано с тем, что производство зависит от реакции материалов на приложенную силу или нагрузку.

Самый надежный способ понять разницу между прочностью и жесткостью — обратиться в надежную компанию. В RapidDirect мы понимаем взаимодействие между различными конструкциями продуктов и материалами. Мы также понимаем, как эти материалы взаимодействуют с землей, а также с нагрузками на оборудование.

Поэтому мы готовы использовать наши знания и опыт, чтобы помочь вам в производстве ваших материалов. RapidDirect поможет вам от выбора и покупки материалов до прототипирования и производства продукции. Мы предлагаем сертификаты материалов, ISO 9Сертификация 001:2015 и надежный контроль качества. Все это и многое другое доступно по конкурентоспособной цене.

Получите мгновенное предложение сегодня

Механические свойства материалов – сварка и неразрушающий контроль

Механические свойства металлов связаны со способностью материала противостоять механическим силам и нагрузкам. Тема механических свойств материалов имеет большое промышленное значение при проектировании инструментов, машин и конструкций. Эти свойства чувствительны к структуре в том смысле, что они зависят от структуры кристалла и сил его связи (на микроструктурном уровне), особенно от природы и поведения несовершенств, существующих внутри самого кристалла или на границах зерен. В этой статье мы обсудим 13 основных механических свойств металлов, а именно:

  1. Прочность
  2. Эластичность
  3. Пластик
  4. Пластичность
  5. Пластичность
  6. Хрупкость
  7. Жесткость
  8. Твердость
  9. Ползучесть
  10. Усталость
  11. Устойчивость
  12. Прочность
  13. Свариваемость

Эти свойства можно легко понять с помощью диаграммы напряжение-деформация (приведена ниже). Диаграмма напряжение-деформация строится с помощью испытания на растяжение.

 

 

Теперь мы обсудим 13 различных механических свойств материалов;

1) ПРОЧНОСТЬ: Прочность определяется как способность материала сопротивляться внешней нагрузке. Внутреннее сопротивление материала внешним силам называется напряжением.

Способность металла сопротивляться внешним нагрузкам и сопротивляться разрушению под действием внешних нагрузок от этих напряжений называется прочностью.

Чем прочнее материал, тем большую нагрузку он может выдержать Это свойство материала, следовательно, определяет способность выдерживать напряжения без разрушения.

Прочность варьируется в зависимости от типа нагрузки, такой как прочность на растяжение, сжатие, сдвиг и кручение. Максимальное напряжение, которое любой материал может выдержать до разрушения, называется пределом прочности при растяжении или пределом прочности при растяжении (точка «D» — это предел прочности при растяжении (UTS), показанный на рисунке выше). Прочность материала – это его предел прочности при растяжении.

 

2) ЭЛАСТИЧНОСТЬ: Эластичность определяется как свойство материала восстанавливать свою первоначальную форму после снятия внешней нагрузки. Возьмем в качестве примера резиновую ленту: всякий раз, когда мы тянем резиновую ленту, она удлиняется, т. е. ее форма деформируется, но когда мы снимаем нагрузку, резиновая лента возвращается к своей первоначальной форме. Следовательно, можно сказать, что резинка представляет собой эластичный материал или резинка обладает свойством упругости.

Когда внешние силы удаляются, это также можно назвать способностью материала возвращаться в исходное положение после деформации. Его можно использовать в качестве важного приложения для создания точных инструментов, таких как пружины или конструкции и т. д.

Любой материал будет демонстрировать свойство эластичности до определенной нагрузки, которая называется пределом упругости этого материала (область между точками «О» и «А» на приведенной выше диаграмме напряжения-деформации представляет собой диапазон упругости, он также известен как пропорциональный предел.

За пределами точки «А» начнется постоянная деформация материала). Если мы продолжим прикладывать внешнюю нагрузку сверх предела упругости, материал будет необратимо деформирован, т. е. материал не сможет восстановить свою первоначальную форму даже после снятия внешней нагрузки.

 

3) ПЛАСТИЧНОСТЬ: Пластичность определяется как свойство материала, при котором материал не способен восстановить свою первоначальную форму даже после снятия нагрузки, т.е. материал необратимо деформируется.

Другими словами, это способность или склонность материала подвергаться определенной остаточной деформации без разрушения.

Пластическая деформация происходит только после превышения предела упругости материала. Это свойство важно при формовании, штамповке, экструдировании и многих других процессах горячей или холодной обработки. Материалы, такие как глиняный свинец и т. д., пластичны при комнатной температуре, а сталь пластична при температуре ковки. Это свойство обычно увеличивается с повышением температуры материалов.

Это свойство материала требуется при ковке при чеканке изображений на монетах и ​​при умственном труде.

 

4) ПЛАСТИЧНОСТЬ: Пластичностью называется свойство материала, позволяющее вытягивать его в тонкую проволоку при приложении растягивающей нагрузки.

Пластичность обычно измеряется в терминах процентного удлинения и процентного уменьшения площади, которые часто используются в качестве эмпирических показателей пластичности.

Как правило, материалы, которые обладают относительным удлинением более 5%, называются пластичными материалами

Пластичный материал, обычно используемый в инженерной практике в порядке уменьшения пластичности. Мягкая сталь, медь, алюминий, никель, цинк, олово и свинец.

 

5) КОВУЮСТЬ: Ковкость – это способность материала распрямляться в тонкие листы под действием больших сжимающих усилий без образования трещин (при горячей или холодной обработке давлением), что означает, что это особый случай пластичности. пластичность, которая позволяет раскатывать или штамповать материалы в тонкие листы.

Податливый материал должен быть пластичным, но не обязательно настолько прочным.

Податливые материалы, обычно используемые в инженерной практике в порядке убывания стоимости, кованое железо, медь и алюминий, свинцовая сталь и т.д., признаются высокопластичными металлами.

 

6) ХРУПКОСТЬ: Хрупкость является противоположностью пластичности. Это свойство материала разрушаться с небольшой остаточной деформацией. Материалы, имеющие относительное удлинение менее 5% и поведение при нагрузке, называются хрупкими материалами.

Хрупкие материалы при воздействии растягивающих нагрузок отламываются без какого-либо ощутимого удлинения. Стекло, чугун, латунь и керамика считаются хрупкими материалами, таким образом, хрупкость – это свойство материала откалываться без заметного удлинения при воздействии растягивающих нагрузок .

 

7) ЖЕСТКОСТЬ: Жесткость определяется как способность материала сопротивляться деформации под действием напряжения. Сопротивление материала упругой деформации или прогибу называется жесткостью или жесткостью.

Материал, который подвергается незначительной или очень незначительной деформации, а нагрузка имеет высокую степень жесткости или жесткости, например, подвесные балки из стали и алюминия могут быть достаточно прочными, чтобы выдержать требуемую нагрузку, но алюминиевая балка будет прогибаться или прогибаться еще больше, что означает стальная балка жестче или жестче, чем алюминиевая балка.

Если материал ведет себя упруго с линейной зависимостью напряжения от деформации по закону Гукса, его жесткость измеряется модулем упругости Юнга. Чем выше значение модуля Юнга, тем жестче материал при растяжении и сжатии. Его называют модулем жесткости или модулем упругости при сдвиге. Модуль жесткости обычно составляет 40% от значения модуля Юнга для обычно используемых материалов при объемном искажении модуля всестороннего сжатия.

 

8) ТВЕРДОСТЬ: Твердость определяется как способность металла резать другой металл.

Твердый металл всегда может сократить впечатление от более мягких металлов благодаря своей твердости. устойчивость к царапинам, устойчивость к деформации и подвижность машины и т. д. Алмаз — самый твердый из известных материалов.

9) ПОЛЗУЧОСТЬ: Когда металлическая деталь подвергается постоянному высокому напряжению при высокой температуре в течение длительного периода времени, она подвергается медленной и постоянной деформации, известной как ползучесть. Если материал будет постоянно подвергаться высоким напряжениям при более высоких температурах, может образоваться трещина, которая может в дальнейшем распространяться в направлении разрушения, называемого разрушением при ползучести.

 

10) УСТАЛОСТЬ: Усталость – это разрушение материала из-за циклического или повторяющегося нагружения. Интенсивность нагрузки может быть намного меньше предельного растягивающего напряжения, но из-за многократного или циклического действия нагрузки зарождается и распространяется трещина, что приводит к усталостному разрушению.

Процесс усталости приводит к макроскопическим и микроскопическим разрывам (в масштабе кристаллического зерна), а также к конструктивным особенностям компонентов, которые вызывают концентрации напряжений (отверстия, шпоночные пазы, резкие изменения направления нагрузки и т. д.).

 

11) УСТОЙЧИВОСТЬ: Количество энергии, которое тело может поглотить без остаточной деформации.

 

12) ПРОЧНОСТЬ: Количество энергии, которое материал может поглотить, не разрушаясь, называется ударной вязкостью этого материала. Другими словами, это способность материала поглощать энергию и пластически деформироваться без разрушения.

 

Разница между ударной вязкостью и упругостью:

При приложении внешней нагрузки к любому материалу, как правило, материал проявляет упругость, затем достигает стадии пластичности, а после пластичности материал разрушается или ломается. Прочность — это энергия, поглощаемая без разрушения материала (т. е. энергия, поглощаемая на стадии упругости + энергия, поглощаемая на стадии пластичности перед разрушением). Однако упругость — это энергия, поглощаемая только на стадии упругости, т. е. энергия, поглощаемая без остаточной деформации материала.

 

13) СВАРИМОСТЬ: Свариваемость не является основным механическим свойством, но очень важна, когда материал необходимо сваривать. Свариваемость – это способность материала поддаваться сварке и сохранять свои свойства после сварки. Если материал очень легко сваривается с другими материалами в любом положении и способен сохранять заданные свойства, то можно сказать, что свариваемость этого материала хорошая.

Углеродный эквивалент играет очень важную роль в определении свариваемости стали. В целом, материал с углеродным эквивалентом менее 0,4 % считается хорошо свариваемым. Любой материал с углеродным эквивалентом от 0,4 до 0,5 % считается материалом с ограниченной свариваемостью, а любой материал с углеродным эквивалентом более 0,5 % считается пригодным для сварки.