خواص مکانیکی مواد،جزوه،شکست،خستگی،اکرامی،میردامادی

خواص مکانیکی مواد،جزوه،شکست،خستگی،اکرامی،میردامادی

خواص مکانیکی شامل سختی، استحکام، مدول الاستیسیته و چقرمگی شکست، رفتار خستگی و خزشی خواصی هستند که تعیین کنندهٔ رفتار مواد در برابر نیروهای وارده هستند.

این خواص پیش از آنکه یک قطعه مورد استفاده قرار گیرد، بایستی به طور کامل بررسی شوند. چنانچه قطعه مورد نظر در جایی بکار رود که تحت تنش‌های مکانیکی باشد، به ترتیب در تنش‌های دورهای و در درجه حرارت‌های بالا در دو مورد اخیر، مورد بررسی قرار می‌گیرند. پس از بررسی خواص مکانیکی قطعه از طریق انجام آزمایش‌های مربوطه و بدست‌آمدن نتایج، مناسب بودن قطعه برای کاربرد مورد نظر مشخص می‌گردد. چنانچه خواص مکانیکی قطعه‌ای با شکل و ترکیب مشخص مطابق با مقادیر مطلوب نباشد، به کمک تغییر در ترکیب ماده و به روشهای مختلفی مانند مکانیزم‌های استحکام‌دهی می‌توان به مقدار مطلوب دست پیدا نمود.

 

لینک دانلود جزوه Fructure and Fatigue - شکست و خستگی دکتر میردامادی

 

لینک دانلود جزوه خواص مکانیکی ۲ دکتر اکرامی

 

آزمون های مکانیکی مواد

آزمون های مکانیکی مواد (Mechanical Testing of Materials) اهمیت بسیاری دارند زیرا عملکرد موفقیت آمیز فلزات در کاربرد های مهندسی به توانایی فلز در برآورده ساختن نیازهای طراحی، شرایط کاری و امکان تولید در ابعاد مناسب بستگی دارد و توانایی یک فلز برای تامین این نیاز ها توسط خواص فیزیکی و مکانیکی آن مشخص می شود. خواص فیزیکی معمولا بدون اعمال یک نیروی مکانیکی خارجی (بار) اندازه گیری می شوند. نمونه هایی از خواص فیزیکی عبارتند از : چگالی، خواص مغناطیسی، هدایت حرارتی و نفوذ پذیری گرمایی، خواص الکتریکی (مثل مقاومت)، {{گرمای ویژه}} و {{ضریب انبساط حرارتی}}. خواص مکانیکی به صورت رابطه میان نیرو ها (یا تنش) وارده به یک فلز و مقاومت ماده در برابر تغییر شکل  (مانند کرنش) و شکست بیان می شوند. تغییر فرم پس از حذف نیروی خارجی ممکن است قابل مشاهده باشد یا نه. آزمون های مکانیکی مختلفی به کار گرفته می شوند تا خواصی مانند مدول الاستیسیته، استحکام تسلیم، تغییر فرم الاستیک و پلاستیک، سختی، مقاومت در برابر خستگی و چقرمگی شکست را اندازه بگیرند.

در بسیاری از مراحل فرآیند پیچیده تولید مواد مهندسی (فلزی، پلیمری، سرامیکی یا کامپوزیت)، هنگام شکل دادن این مواد و ساخت قطعه، هم چنین در سر هم کردن این قطعات که به منظور ایجاد یک فرآورده مهندسی (با هدف برآورده کردن یک منظور خاص) مونتاژ می شوند، بازرسی و آزمون باید صورت گیرد. نیاز به آزمون با پایان یافتن تولید به طور خودکار از بین نمی رود و لازم است فرآورده در طول عمر کاری اش مورد بازبینی و آزمون قرار گیرد تا تغییرات احتمالی ایجاد شده در آن، از قبیل خسارت های مربوط به خستگی و خوردگی مشخص گردد. نکته بسیار مهم این است که مصرف کننده ماده بتواند اطلاعاتی قابل اعتماد در مورد خواص ماده کسب کند. دامنه خواص قابل بررسی بسیار گسترده است؛ از میان این خواص می توان از استحکام نهایی کششی، فشاری و برشی در دمای محیط و دیگر دما ها، سفتی، سختی، استحکام ضربه ای، خواص تابع زمان مانند پدیده های خستگی و خزش، مقاومت به اکسایش، مقاومت به خوردگی و دیگر انواع حمله های میکروبی و شیمیایی نام برد. ارزیابی کامل تمام این خواص برای هر ماده بسیار پر هزینه و وقت گیر است و مهندس باید مشخص کند کدام خاصیت ها برای کاربرد مورد نظر حائز اهمیت هستند. در این رابطه لازم است که مهندس نه تنها از وجود خواص کافی در ماده برای عملکرد موفق قطعه ساخته شده از آن مطمئن شود، بلکه باید اطمینان حاصل کند که ماده قابلیت شکل پذیری به شکل های مورد نظر را به خوبی دارد.

روش های آزمایشی که برای تعیین بعضی خواص شاخص مواد مانند آزمون کشش تبیین شده اند اطلاعات بسیار ارزشمندی به مهندس و طراح ارائه می نمایند، ولی این اطلاعات الزاما برای پیش بینی دقیق رفتار ماده پس از سر هم شدن و تبدیل به یک قطعه در حال کار کافی نیست. خواص یک ماده فلزی تا اندازه ای تابع اندازه و آرایش دانه های بلورین آن است. ساختار دانه ای قطعه ساخته شده ممکن است با آنچه که در نمونه آزمایش بررسی خواص کششی وجود دارد، تفاوت داشته باشد به عنوان مثال خواص بسیاری از پلاستیک های گرما نرم به تغییرات دما و آهنگ کرنش حساسند. ممکن است نتایج آزمون های مکانیکی انجام شده روی سرامیک ها پراکندگی زیادی را نشان دهد. برای نمایش این پراکندگی و هم چنین برای تعیین میانگین آماری، آزمون های متعددی لازم است.

مهم ترین آزمون های مکانیکی مواد در جدول زیر خلاصه شده اند:

آزمون های مکانیکی مواد
سختی سنجی		آزمون سختی سنجی موس
		آزمون سختی سنجی برینل
		آزمون سختی سنجی ویکرز
		آزمون سختی سنجی راکول
		آزمون میکروسختی ویکرز
		آزمون سختی سنجی نوپ
		آزمون سختی سنجی شر
		سختی می یر
		سختی در دمای بالا
آزمون کشش		منحنی تنش - کرنش مهندسی
		منحنی تنش - کرنش حقیقی
		اثر دما بر خواص جریان
		اثر دما و کرنش بر خواص جریان
		اثر دستگاه آزمون کشش بر خواص جریان
		اندازه گیری شکل پذیری در آزمون کشش
آزمون ضربه		آزمون ضربه شارپی
		آزمون ضربه ایزود
آزمون فشار
آزمون خزش
آزمون خستگی
آزمون خمش

 

 سختی موس

 سختی موس (Mohs Hardness) یا خراش (Scratch Hardness) در معدن شناسی کاربرد وسیعی دارد. در این روش کانی های مختلف بر اساس قابلیت خراش دادن روی یکدیگر طبقه بندی می شوند. سختی خراش طبق معیار موس اندازه گیری می شود و شامل 10 کانی استاندارد است. نرم ترین کانی این مقیاس، تالک(با سختی 1)و سخت ترین کانی، الماس (با سختی 10) است.

 مقیاس سختی موس

مقیاس سختی موس به شکل زیر است:

 مقیاس سختی موس

تالک	1
گچ	2
کلسیت	3
فلوریت	4
آپاتیت	5
فلدسپات ارتوکلاز	6
کوارتز	7
توپاز	8
کوراندم	9
الماس	10

 کاربرد سختی موس

 استفاده از مقیاس موس برای فلزات مناسب نیست، زیرا فواصل این مقیاس بزرگ بوده و اطلاعات دقیقی بدست نمی دهد. سختی موس بیشتر فلزات در محدوده 4 تا 8 قرار می گیرد. امروزه این روش برای تعیین سختی نسبی سرامیک های صنعتی و مواد شیشه ای به کار می رود. در این آزمون، سعی بر این است که نمونه های استاندارد به وسیله ماده مورد آزمایش خراشیده شوند. چنانچه ماده مجهول بتواند نمونه نرم تر را بخراشد ولی قادر به خراشیدن نمونه سخت تر نباشد، عدد سختی آن، بین سختی دو نمونه استاندارد متوالی قرار می گیرد.

 به ادامه مطلب توجه کنید.....