Словарь металлургических терминов
Mechanical properties — Механические свойства.
Свойства материала, которые показывают упругое и неупругое поведение при воздействии силы, вследствие этого указывая пригодность материала для дальнейшего применения; например, модуль упругости, предел прочности на разрыв, относительное удлинение, твердость и предел выносливости. Сравнивается с Physical properties — Физическими свойствами.
Большой англо-русский и русско-английский словарь
stress-strain properties
Физическая энциклопедия
- МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА
материалов- реакция материала на приложенные механич. нагрузки. Осн. характеристиками механич. свойств являются напряжения и деформации. Напряжения - характеристики сил, к-рые относят к единице сечения образца материала или изделия, конструкции из него. Деформацию чаще всего оценивают безразмерной величиной относит, изменения длины, стрелой прогиба или углом закручивания.
M. с. конструкц. материалов (металлов и сплавов, полимеров, стекла, керамики, текстильных нитей и тканей, дерева и др.) устанавливают механич. испытаниями, целью к-рых чаще всего является нахождение связи между приложенными механич. напряжениями к материалу и его деформацией. M. с. существенно зависят от структуры испытываемого материала и схемы приложенных сил. Поэтому они не являются физ. константами и не характеризуют сил межатомного взаимодействия материала. Для простоты сопоставления M. с. разных материалов испытания проводят при несложных, легко воспроизводимых схемах нагружения (приложения внеш. сил) - одноосном растяжении (или сжатии), изгибе, кручении. При сопоставлении M. с. разных материалов или одного материала с разной структурой следует иметь в виду соблюдение условий подобия испытаний (одинаковые схемы напряжённого состояния, скорости приложения нагрузок и физ.-механич. условия среды испытаний, а также геом. подобие - форма и размеры испытуемого образца). M. с. существенно зависят от темп-ры и давления.
Механич. испытания можно классифицировать по напряжённому состоянию (схема приложенных сил), способу нагружения при испытаниях (деформирование с заданной скоростью и измерение сил сопротивления деформации), приложению пост, нагрузки (или напряжений) и измерению сил сопротивления деформированию, по характеру изменения статич., динамич. <или циклич. нагрузок (напряжений) во времени. Статич. нагрузками считают либо такие, к-рые не изменяются со временем, либо изменяющиеся в течение секунд или минут. При динамич. нагружении возрастание нагрузок происходит за доли секунды, а циклические характеризуются периодич. изменением направления и величины статич. или динамич. нагрузки.
M. с. классифицируются по физ. природе получаемых характеристик.
Упругость - свойство твёрдых тел сопротивляться изменению их объёма или формы под действием механич. напряжений ц самопроизвольно восстанавливать исходное состояние при прекращении внеш. воздействий. Характеризуется пределом упругости - макс, напряжением, после удаления к-рого форма и размеры образца полностью восстанавливаются; модулем упругости- коэф. пропорциональности, связывающим напряжение и упругую деформацию. Единств, характеристика M. с., дающая информацию о межатомном взаимодействии в кристаллич. решётке материала,- вторая производная энергии взаимодействия атомов (ионов) но расстоянию между ними.
В области упругости часто имеют место отклонения от упругих свойств, к-рые характеризуются релаксацией напряжения, последействием упругим, внутренним трением, дефектом модуля упругости.
Прочность - сопротивление разрушению (разрыву); характеризуется напряжениями, соответствующими максимальным (до разрушения образца) значениям нагрузки (т. н. продел прочности или временное сопротивление).
Характер разрушения при всех видах испытаний (растяжении, сжатии, изгибе, кручении) как под действием нормальных (отрыв), так и сдвиговых (срез) напряжений бывает вязким или хрупким. Различие между вязким и хрупким разрушениями заключается в величине пластич. деформации, накопленной перед разрушением. Оба вида разрушения связаны с зарождением и развитием трещин. Оценка сопротивления разрушению при обычных статич. испытаниях (предел прочности, временное сопротивление разрушению) часто недостаточна для определения пригодности материала как конструкционного, особенно при наличии надрезов, трещин и др. концентраторов напряжений. В этом случае применяют испытания на вязкость разрушения, при к-рых используют образцы с заранее созданными в них трещинами, и оценивают параметр ( К), к-рый наз. коэф. интенсивности напряжений. Определяют этот коэф. для плоского (K с )или объёмного (A-Ci) напряжённых состояний.
К прочностным свойствам относят также и сопротивление пластич. деформации. Обычно пластич. деформацию характеризуют напряжениями, необходимыми для достижения нек-рой заданной величины остаточных деформаций. Так, предел текучести определяет напряжения, вызывающие при растяжении пластич. деформации 0,2% (обозначается
).Пластичность - свойство твёрдых тел необратимо деформироваться под действием внеш. сил или внутр. напряжений. В качестве характеристик пластичности наиб, широко распространены удлинение (относит, изменение длины при растяжении) и относит, сужение в шейке - изменение поперечного сечения образца после прекращения равномерного удлинения (потери устойчивости) и образования шейки.
Сопротивление динамич. нагрузкам оценивают величиной ударной вязкости - удельная работа разрушения при ударном изгибе образцов с надрезом (для относительно пластичных материалов) или без надреза (для менее пластичных материалов).
Жаропрочность - способность материалов работать длит, время не деформируясь и но разрушаясь при приложенных нагрузках и высоких темп-pax. Осн. характеристиками жаропрочности являются предел ползучести и длит, прочность. Предел ползучести, т. е. величину напряжений, при к-рой скорость ползучсти не превышает заданного значения, определяют для каждой темп-ры из зависимости скорости установившейся ползучести от напряжений. Аналогично этому, величину длит, прочности материала для заданной темп-ры определяют из зависимости времени до разрушения от напряжений. Напр., устанавливают напряжение (или нагрузку), при к-ром разрушение при заданной пост, темп-ре T происходит за 100 ч
Важной характеристикой жаропрочности является также длит, пластичность, т. е. величина деформации, накапливаемая в течение ползучести до момента разрушения. Часто жаропрочность характеризуют просто временем до разрушения при заданных и постоянных напряжении и темп-ре. Во мн. случаях жаропрочность оценивают пределом прочности или др. подобными характеристиками при повышенной темп-ре. В этом случае говорят о кратковрем. жаропрочности.
Усталость - процесс накопления повреждаемости в материалах под воздействием циклически изме-пяющихся напряжений, к-рые по своей величине не превышают предела упругости. Схема приложенных напряжений и характер их изменения во времени могут быть различными. Сопротивление усталости наз. в ы-носливостью. Для изучения усталости материала строят диаграммы зависимости числа циклов изменения напряжений от величины макс, напряжений цикла
При понижении s макc до определ. величины эта зависимость либо начинает изменяться незначительно, либо остаётся постоянной. Уровень таких напряжений наз. пределом усталости. Изучают также зависимость числа циклов до разрушения от амплитуды деформации.Весьма распространённой характеристикой M. с. является твёрдость, к-рая представляет собой сопротивление материала вдавливанию. Несмотря на нек-рую неопределённость физ. природы этого свойства, благодаря простоте измерения, лёгкости воспроизведения и высокой корреляции с прочностью твёрдость стала широко распространённой характеристикой M. с.
В технике распространение получили т. н. технол. пробы, показывающие способность конструкц. материалов к тем или иным деформациям: проба по Эриксену, показывающая способность материала к глубокой вытяжке; пластичность при кручении, гиб с перегибом - показатели пластичности материала и его податливости к отд. видам обработки давлением.
Лит.: Бернштейн M. Л., 3аймовский В. А., Механические свойства металлов, 2 изд., M., 1979; 3олоторевский В. G., Механические свойства металлов, 2 изд., M., 1983. В. М. Розенберг.
Химическая энциклопедия
материалов, определяют их поведение под действием мех. нагрузки. Основные М. с. твердых тел-деформационные (жесткость, пластичность, ползучесть, твердость, предельные деформации при разрушении e), прочностные (предел прочности s, долговечность, усталостная прочность, работа разрушения при ударном воздействии), фрикционные (коэф. трения и износа); для жидкостей основное М. с. -вязкость. Значения показателей М. с. не являются физ. постоянными в-ва; они могут зависеть от формы и размеров изделия, условий испытания, состава окружающей среды, состояния пов-сти испытуемого образца, фазового и релаксац. состояний материала, определяемых его предысторией, составом, структурой. Поэтому для сравнения разл. материалов по М. с. важно строго стандартизировать условия и режим их определения.
М. с. могут изменяться во времени. Для мн. материалов (монокристаллич., ориентированных и армированных пластиков, волокон) характерна резкая анизотропия М. с. Хотя М. с. зависят от сил взаимод. между частицами (ионами, атомами, молекулами), составляющими в-во, прямое их сопоставление со структурными характеристиками затруднено из-за дефектов кристаллич. структуры и неоднсрод-ностей, присущих реальным в-вам. Так, теоретические значения предела прочности на растяжение, составляющие ~ 0,1 модуля Юнга в-ва, в 2-3 раза превышают достигнутые значения для предельно ориентированных волокон и монокристаллов и в сотни раз-для реальных конструкционных материалов.
По М. с. различают след. осн. типы материалов: 1) жесткие и хрупкие (чугуны, высокоориентир. волокна, камни и др.), для них характерны модули Юнга > 10 ГПа и Низкие разрывные удлинения (до неск. %); 2) твердые и пластичные (мн. пластмассы, мягкие стали, нек-рые цветные металлы), для них характерен модуль Юнга > 2 ГПа и большие разрывные удлинения; 3) эластомеры (резины) - низкомодульные в-ва (равновесный модуль высокоэластичности порядка 0,1-2 МПа), способные к огромным обратимым деформациям (сотни %); 4) вязкопластичные среды, способные к неограниченным деформациям и сохраняющие приданную им форму после снятия нагрузки (глины, пластичные смазки, бетонные смеси); 5) жидкости, расплавы солей, металлов, полимеров и т. п., способные к необратимым деформациям (течению) и принимающие заданную форму. Возможны также разнообразные промежут. случаи проявления М. с.
Для описания М. с. идеальных моделей (см. Реология )справедливы линейные законы: для деформац. св-в- Гука закон (напряжения пропорциональны деформациям), для фрикционных св-в-закон Кулона (сила трения пропорциональна нормальной нагрузке), для вязкостных св-в-закон Ньютона (касательные напряжения пропорциональны скорости сдвига) и т. п. Однако поведение реальных тел гораздо сложнее и требует для своего описания разл. нелинейных соотношений. Определение М. с. материала является основой при выборе области его применения, условий формирования из него изделий, их эксплуатации. Для осн. классов твердых техн. материалов характерны след. значения предела прочности а (на растяжение) и модуля Юнга
Для техн. применений часто решающее значение имеет отношение а к плотности в-ва. По этому показателю волокна из орг. полимеров и армированные пластики имеют большие преимущества по сравнению с традиц. конструкц. материалами.
М. с. определяют по результатам мех. испытаний, к-рые проводят либо с целью получения сопоставимых характеристик разл. в-в, либо для измерения условных показателей поведения конкретного изделия в реальных условиях его использования. М. с. в-в разл. хим. природы чрезвычайно разнообразны. Поэтому в настоящее время сложились самостоят. теоретич. подходы к описанию М. с. осн. типов материалов (металлы, полимеры, грунты и др. сыпучие среды, композиты, строит. материалы, жидкости и т. д.).
См. также Прочность, Трение.
Лит.: Крагельский И. В., Трение и износ, 2 изд., М., 1968; Регель В. Р., Слуцкер А. И., Томашевский Э. Е., Кинетическая природа прочности твердых тел, М., 1974; Виноградов Г. В., Малкин А. Я., Реология полимеров, М., 1977. А. Я. Малкин.
Геологическая энциклопедия
горных пород (a.mechanical properties of rocks; н.mechanische Eigenschaften der Gesteine; ф.proprietes mecaniques des roches; и.caracteristicas mecanicas de rocas, propiedades mecanicas de rocas) - характеризуют изменения формы, размеров и сплошности горн. пород под воздействием механич. нагрузок, к-рые создаются в результате действия естественных (горн. давление, тектонич. движения) или искусств. факторов (взрывные работы, резание, дробление пород и т.д.). Механич. нагружение вызывает в г. п. напряжения и деформации. Пo виду деформаций и связи c вызвавшими их напряжениями M. c. подразделяют на упругие (модуль Юнга, коэфф. Пуассона и др.), пластические (модуль полной деформации, коэфф. пластичности и др.), прочностные (пределы прочности г. п. при сжатии, растяжении и др.) и реологические свойства (период релаксации, предел длительной прочности и др.). K показателям M. c. относят также характеристики воздействия на г. п. жидкостей и газов (напр., коэффициент размокания), горнотехнологические параметры г. п. (показатели крепости, твёрдости, буримости, взрываемости, дробимости и др.).
M. c. определяют прямыми или косвенными измерениями напряжений и деформаций в г. п. в процессе их разл. нагружения. B массиве чаще используют косвенные методы оценки M. c. - по глубине и усилиям проникновения острого инструмента в г. п., по зависимости между скоростью упругих волн и M. c.
Ha величину показателей M. c. влияют анизотропия г. п., силы и характер связей между частицами, ориентация ослабленных зон и слоев г. п., размер зёрен, пористость, минеральный состав. Это предопределяет широкую вариацию показателей M. c. от точки к точке в массиве (рис.).
Изменение механических свойств c глубиной (Соликамск).
Более монолитные скальные г. п. имеют высокие значения модуля Юнга, прочностных параметров, низкие значения показателей пластичности. Осадочные г. п., как правило, обладают более низкой прочностью и упругими свойствами, повышенными значениями показателей пластичности, хорошо выраженными реологич. свойствами.
Любые изменения состояния г. п. и её структурных характеристик влияют на величину M. c. Увеличение влажности снижает упругие и прочностные, но повышает пластич. параметры пород; трещиноватость и высокая пористость пород снижают прочностные и упругие параметры пород. Разрушенная г. п. также способна сопротивляться в определённой степени внеш. нагрузкам. Напр., несущую способность разрушенных г. п. оценивают особыми M. c. - параметрами запредельного деформирования и прочности, определяемыми на спец. жёстких испытат. прессах.
M. c. предопределяют результат практически любого механич. воздействия на г. п., возникающего в процессах эксплуатации м-ния и переработки п. и. Знание показателей M. c. необходимо также для расчётов горн. давления, выбора методов и средств поддержания горн. выработок, расчётов размеров целиков и т.д., a также при расчётах всех немеханич. способов разрушения и упрочнения г. п. При сочетании высокой прочности и упругости горных пород применяют динамич. способы разрушения, при пластичности и малой прочности - статич. нагружение пород при разрушении. Наиболее трудно поддаются разрушению г. п., обладающие высокой прочностью и пластичностью одновременно. При этом целесообразно использование комбинир. воздействия на г. п. (напр., термомеханического).Литература: Свойства горных пород и методы их определения, M., 1969; Ржевский B. B., Hовик Г. Я., Основы физики горных пород, 4 изд., M., 1984.Г. Я. Новик, C. B. Ржевская.
Большой энциклопедический политехнический словарь
хар-ки поведения тел (большей частью твёрдых) под действием механич. напряжений. М. с. характеризуются механич. напряжениями (см. Прочность), деформациями (см. Пластичность), работой (см. Деформации работа. Ударная вязкость), долговечностью (см. Длительная прочность) и др. М. с. не являются "чистыми" константами материала, но существенно зависят от формы и размеров тела, скорости нагружения, состояния поверхности, влияния окружающей среды, темп-ры испытаний и мн. др. факторов. Мн. М. с. (особенно связанные с разрушением) зависят от структуры материала, поэтому их называют структурно-чувствительными. М. с. определяют по результатам механических испытаний.
Dictionnaire technique russo-italien
proprietà meccaniche