Ez a cikk az acél hajlítószilárdságáról szól. A hajlítószilárdság az anyag azon képessége, hogy ellenálljon vagy ellenálljon az alkalmazott hajlítófeszültségnek.
Az erő az a képesség, hogy ellenálljon vagy ellenálljon egy bizonyos mennyiségű stressznek. Egy anyagnak meghatározott szilárdsága van, csak annyi feszültséget tud elviselni. Bármilyen feszültség, amely meghaladja a szilárdságot, anyagkárosodáshoz vezethet. Egyszerűen fogalmazva, az alkalmazott feszültségnek kisebbnek kell lennie, mint az anyag szilárdsága a meghibásodás minimalizálása érdekében.
Mi a hajlítószilárdság?
Hajlítás A szilárdság vagy hajlítási merevség a munkadarab azon képessége, hogy ellenáll a hajlító igénybevételnek. A hajlító szilárdság függ a meghibásodási terheléstől, a munkadarab effektív hosszától és a gerenda keresztmetszetének méretétől.
Matematikailag a hajlítószilárdságot a következőképpen adjuk meg:
σb = Saját/én
ahol,
a szigma az hajlítószilárdság vagy legnagyobb megengedett hajlítófeszültség amelyeket törés előtt lehet alkalmazni
M a hajlítási nyomaték
I a munkadarab keresztmetszetének tehetetlenségi nyomatéka
Mi az a hajlítási merevség?
A hajlítási merevség és a hajlítószilárdság nem azonos. Amint azt fentebb tárgyaltuk, a hajlítószilárdság a munkadarab azon képessége, hogy egy adott mértékű hajlítófeszültséget elvisel.
Másrészt a hajlítási merevség azt mutatja meg, hogy a munkadarab mekkora elhajláson megy keresztül adott hajlítási feszültség alatt. A hajlítási merevség a munkadarab keresztmetszetének tehetetlenségi nyomatékától és a munkadarab anyagának merevségi modulusától függ.
Matematikailag a hajlítási merevség a következőképpen adható meg:
Hajlítási merevség = E x I
Ahol E a Young-modulus vagy merevségi modulus
I a munkadarab keresztmetszetének tehetetlenségi nyomatéka
Rozsdamentes acél hajlítószilárdsága
A hajlítószilárdság nemcsak az anyagtól függ, hanem a munkadarab méreteitől is. Az alábbi táblázat egy rozsdamentes acél rudak hajlítószilárdságát mutatja.
| Nemesfémből | Hajlítószilárdság (MPa) |
| 700 W | 267 |
| 700 F | 817 |
| 900 W | 750 |
| 900 F | 633 |
Adatforrás: Ausztenites rozsdamentes acélcsövek mechanikai tulajdonságainak vizsgálata AWI-módszerrel - Tudományos ábra a ResearchGate-en. Elérhető: https://www.researchgate.net/figure/Mechanical-properties-of-the-base-steel-and-four-steel-welded-pipes_tbl1_329360548 [Hozzáférés: 22. január 2022.]
Acélcső hajlítószilárdsága
Az acélcsöveket széles körben használják az iparban. Nagyon fontos ismerni az acélcsövek fizikai tulajdonságait és e csövek viselkedését különböző típusú terhelések mellett.
Az acélcső hajlítószilárdsága az alábbi képlet segítségével határozható meg:
σ = 32 MD/π(D4-d4)
ahol,
D a cső külső átmérője
d a cső belső átmérője
A cső egyszerűen egy üreges henger.
Acéllemez hajlítószilárdsága
Tételezzünk fel egy acéllemezt, melynek mélysége d és szélessége b. A rá ható megengedett terhelés P.
Ennek az acéllemeznek a hajlítószilárdságát a következőképpen adjuk meg:
σ = 3 M/bd2
A lemeznek téglalap keresztmetszete van, ahol
b a szélesség
d a téglalap mélysége
M a hajlítási nyomaték
Acélrúd hajlítószilárdsága
Az acélrudakat széles körben használják az építőiparban megerősítési célokra. Repülőgépeken is használják. Az építési hibák elkerülése érdekében nagyon fontos ismerni a használt rudak mechanikai tulajdonságait.
Tekintsünk egy d átmérőjű acélrudat. A hajlítószilárdság a következő képlettel adható meg:
σ = 32M/πd3
Acélrúd hajlítószilárdsága
Tételezzünk fel egy d átmérőjű kör alakú acélrudat, amelynek megengedett P erőértéke. Ekkor az acélrúd hajlítószilárdsági képlete megegyezik az acélrudakéval.
Az acélrudak hajlítószilárdságát a fenti szakaszok tárgyalják.
Acélcsatorna hajlítószilárdsága
Tekintsünk egy „I” acélcsatornát az alábbi ábrán látható módon.
A teljes keresztmetszet tehetetlenségi nyomatékának meghatározásához hozzáadjuk az A, B és C részek egyedi tehetetlenségi nyomatékát.
Ennek a csatornának a hajlítószilárdsága az alapképletből írható fel. vagyis
σb =Az én/én
Négyzet alakú acélcső hajlítószilárdsága
A négyzet alakú cső egyszerűen egy üreges négyzet keresztmetszetű cső. Ezeket a csöveket az építőiparban és a belsőépítészetben használják. Használat előtt nagyon fontos ismerni a négyzet alakú cső hajlítószilárdságát.
Egy négyzet alakú cső metszetmodulusa a következőképpen adható meg:
σ = bd3/3
Így a hajlítószilárdság
σ = 3M/bd3
Hogyan számítsuk ki az acél hajlítószilárdságát
A hajlítószilárdság hajlítási teszttel állapítható meg. A hajlítási tesztek elvégezhetők egyetlen axiális terheléssel, hárompontos terhelési beállítással és négypontos terhelési beállítással.
Tekintsünk egy hárompontos felállítást. A beállításhoz megadott adatok az alábbiakban találhatók:
A munkadarab egy téglalap alakú rúd, amelynek szélessége 10 cm, mélysége 10 cm. A rúd hossza 1 m, a terhelés meghibásodáskor 10 kN.
A hajlítószilárdság meghatározásához hárompontos hajlítóvizsgálatban a következő képletet használjuk:
σ = 3FL/2bd2
A fenti képletben szereplő összes értéket behelyettesítve megkapjuk,
Hajlítószilárdság= 15 MPa
Hogyan számítsuk ki az acél folyáshatárát
Bármilyen anyag folyási szilárdsága meghatározható univerzális vizsgálógépen végzett szakítópróbával. A gép kihúzza a munkadarabot a végeiről, és ellát minket a feszült a stressztől grafikonon, amelyből könnyen kivehetjük az anyag szakítószilárdságát.
Tekintsük a megadott adatokat,
Terhelés meghibásodáskor - 5 kN
Keresztmetszet területe- 1mm^2
A folyáshatár a következő képlettel számítható ki:
Syt = P/A
A fenti egyenletben szereplő értékeket behelyettesítve azt kapjuk,
Folyóerő = 500Mpa
Az ebből a tesztből kapott diagramot általában feszültség alakváltozási diagramnak nevezik.
Feszültség alakváltozási diagram
A feszültség és a feszültség közötti kapcsolatot bemutató grafikont ún feszültség alakváltozási diagram.
Ez a grafikon olyan információkat tartalmaz, mint a folyáshatár, az arányos határ, a töréspont és a végső szakítószilárdság a minta szilárdsága. Ez a diagram megkönnyíti a próbatest mechanikai tulajdonságainak mérését.
