Proprietăţi mecanice

Structura mStructura meettaaluluilului, care reprezintă modul de , care reprezintă modul de distribudistribuţţie a ie a aatomilor, tomilor, ccâât t şşi fori forţţele de legele de legăăturturăă dintre atomi dintre atomi pot influenţa profund caracteristicile pot influenţa profund caracteristicile mecanicemecanice. .

III.3.22.

Proprietăţile mecaniceProprietăţile mecanice reflectăreflectă comportarea metalelor şi aliajelorcomportarea metalelor şi aliajelor sub sub acţiunea unor forţe exterioare de naturacţiunea unor forţe exterioare de naturăă mecanic mecanicăă..

Studiul Studiul caracteristicilorcaracteristicilor mecanice se efectuează mecanice se efectuează conform conform standardelor, standardelor, pentru fiecare mpentru fiecare meettaal în partel în parte,, în laboratoare de în laboratoare de specialitate, specialitate, cu ajutorul aparatelor speciale decu ajutorul aparatelor speciale de încercări mecanice încercări mecanice. . Prin Prin îîncercncercăări mecanice se studiazri mecanice se studiazăă modul de comportare al unei modul de comportare al unei epruvete (piesepruvete (piesăă de prob de probăă) din materialul studiat până cand aceasta se ) din materialul studiat până cand aceasta se rupe. Se înregistrează valorile parametrilor caracteristici pe timpul rupe. Se înregistrează valorile parametrilor caracteristici pe timpul îîncercncercăării. Se analizează felul ruperii cât şi aspectul ruperii. rii. Se analizează felul ruperii cât şi aspectul ruperii.

Concluzie:Concluzie: Prin Prin îîncercncercăări mecanice se stabilesc caracteristicile mecaniceri mecanice se stabilesc caracteristicile mecanice ale tuturor materialelor care apoi sunt menţionate în STAS-urile de materiale.ale tuturor materialelor care apoi sunt menţionate în STAS-urile de materiale.

1. REZISTEN1. REZISTENŢŢA MECANICA MECANICĂĂ ► ► Materialele sunt apreciate după rezistenţa lor mecanică, adică după Materialele sunt apreciate după rezistenţa lor mecanică, adică după capacitatea de a suporta încărcări apreciabile fără a se înregistra deformaţii capacitatea de a suporta încărcări apreciabile fără a se înregistra deformaţii considerabile. considerabile. ► ► Comportarea materialelor la solicitări mecanice poate fi explicatăComportarea materialelor la solicitări mecanice poate fi explicată prin prin deformareadeformarea structur structuriiii cristalin cristaline. Observe. Observăăm din urmm din urmăătoarea succesiune de toarea succesiune de imagini cum se deplaseaza atomii metalului cimagini cum se deplaseaza atomii metalului câând acesta e supus unei nd acesta e supus unei solicitsolicităări.ri.

CristalulCristalul iniţialiniţial

DDeformare eformare elasticăelastică

CCreşterea deformăriireşterea deformării elastice şi apariţiaelastice şi apariţiaalunecării atomiloralunecării atomilor

la limita de la limita de elasticitateelasticitate

DeformareDeformare plasticăplastică

prin forfecareprin forfecare

DDeformare plasticăeformare plastică prin rotirea unor prin rotirea unor

grupe de atomigrupe de atomi faţă de planul defaţă de planul de

deformare (maclaredeformare (maclare)) Încercările mecanice de rezistenţăÎncercările mecanice de rezistenţăurmăresc în principal determinarea urmăresc în principal determinarea comportării lacomportării la solicitările simple de solicitările simple de:: întindere (întindere (tracţiunetracţiune)), compresiune, compresiune forfecareforfecare îîncovoierencovoiere răsucirerăsucire (torsiune). (torsiune).

DacDacăă un corp este supus simultan la un corp este supus simultan la minimum douminimum două ă solicitsolicităări simple, atunci ri simple, atunci

corpul este solicitat la solicitcorpul este solicitat la solicităări compuseri compuse..

III.3.23.

ÎÎNCERCAREA LA TRACNCERCAREA LA TRACŢŢIUNEIUNE

Încercarea la tracţiuneÎncercarea la tracţiune se execută aplicând unei se execută aplicând unei

epruvete o forţă axială crescătoepruvete o forţă axială crescătoaare, înregistrând re, înregistrând continuu variaţiile de lungimecontinuu variaţiile de lungime LL, până în momentul , până în momentul ruperiiruperii. .

Aparat de încercareAparat de încercarela tracla tracţţiuneiune

Aplicarea unei forAplicarea unei forţţe exterioare F e exterioare F determindetermină ă apariapariţţia ia îîn epruvetn epruvetăă a unor a unorreacreacţţiuni numite tensiuni normale,iuni numite tensiuni normale,care se calculeazcare se calculeazăă cu rela cu relaţţia:ia:

FiecFiecăărei tensiuni rei tensiuni îi îi corespundecorespundeo anumito anumităă alungire care se alungire care se calculeaza astfel:calculeaza astfel:

==LLLLoo

Alungirea relativAlungirea relativă: ă: = = ·100 [%] ·100 [%]

[N/mm²][N/mm²]

L = L-LL = L-Loo

III.3.24.

CURBA TENSIUNE - DEFORMACURBA TENSIUNE - DEFORMAŢIEŢIE

e- e- Limita Limita elasticelasticăă reprezintă tensiunea la care alungirea specificăreprezintă tensiunea la care alungirea specifică

remanentă atinge o valoare prescrisăremanentă atinge o valoare prescrisă..

ee

Prin reprezentarea grafică a variaţiei Prin reprezentarea grafică a variaţiei tensiuniitensiunii în raport cu în raport cu alungireaalungirea, rezultă , rezultă curba caracteristică a materialului, numităcurba caracteristică a materialului, numită şşi i curba tensiune-deformaţie.curba tensiune-deformaţie.

Prima parte a curbei Prima parte a curbei caracteristice este o linie dreaptă, caracteristice este o linie dreaptă, tensiunile normale fiind tensiunile normale fiind proporţionale cu deformaţiile proporţionale cu deformaţiile ceea ce se exprimă princeea ce se exprimă prin legea lui legea lui Hooke:Hooke:

σσ - - tensiuneatensiunea normal normalăă se mse măăsoarsoară îă în [N/mmn [N/mm²]²]ε - ε - alungire, alungire, deformaţia elasticădeformaţia elasticăE - modulul de elasticitate longitudinalE - modulul de elasticitate longitudinal

esteeste constant constantaa de material de material este factor de proportionalitateeste factor de proportionalitate, , se mse măăsoarsoarăă îîn [N/mmn [N/mm²²].].

ee

pp

pp

p -p - Limita de proporLimita de proporţţionalitate ionalitate ppâânnăă la care la care materialul prezintă materialul prezintă o comportarea elastică proporţională, conform legii lui Hooke.o comportarea elastică proporţională, conform legii lui Hooke.

Domeniul elasticDomeniul elastic

= E = E · ·

III.3.25.

Domeniul plastic: curgerea, rupereaDomeniul plastic: curgerea, ruperea

r -r - Limita de rupereLimita de rupere este este tensiunea maximtensiunea maximă ă pe care o poate suporta materialulpe care o poate suporta materialul îîncercat fncercat făărrăă s săă se se ruprupăă şşi reprezinti reprezintăă rezisten rezistenţţa la rupere a materialuluia la rupere a materialului..

Dincolo de limita elasticDincolo de limita elasticăă, deforma, deformaţţiile cresc mai repede deciile cresc mai repede decâât tensiunile. La o t tensiunile. La o anumitanumităă valoare a for valoare a forţţei de ei de îîntindere, deformantindere, deformaţţia epruvetei creia epruvetei creşşte fte făărrăă ca for ca forţţa a

de de îîntindere sntindere săă creasc creascăă sensibil, materialul “curge”. sensibil, materialul “curge”.

c c -- Limita de curgereLimita de curgere aparent aparentăăreprezintă raportul dintre sarcina reprezintă raportul dintre sarcina corespunzătoare unei alungiricorespunzătoare unei alungirineproporţionale prescrise şi arianeproporţionale prescrise şi ariasecţiunii transversale iniţiale a secţiunii transversale iniţiale a epruvetei, măsurată în epruvetei, măsurată în [[N/mmN/mm²]²]. .

c c este alungirea la curgere.este alungirea la curgere.

c0,2 c0,2 -- Limita de curgereLimita de curgere remanent remanentăăreprezintă raportul dintre reprezintă raportul dintre tensiuneatensiuneanormalnormalăă c căăreia reia îîi corespunde o i corespunde o alungire remanentalungire remanentăă prescris prescrisăăc =0,2%.c =0,2%.

unde: unde: Fmax Fmax - - forţa maximă de rupere forţa maximă de rupere So – secţiunea transversală iniţială a epruvetei.So – secţiunea transversală iniţială a epruvetei.

ee

ee

pp

pp

cc

rr

rrcc

r r este alungirea la rupere.este alungirea la rupere.rr ==FFmaxmax

SSoo III.3.26.

Rezistenţa la compresiune – Rezistenţa la compresiune – este proprietatea corpuriloreste proprietatea corpurilor solide de a se opune solide de a se opune deformăriideformării sub acţiunea a două forţe axialesub acţiunea a două forţe axiale de sens contrar, orientate cătrede sens contrar, orientate către interiorul piesei.interiorul piesei.

III.3.27.

ÎNCERCAREA LA COMPRESIUNEÎNCERCAREA LA COMPRESIUNE

La solicitarea de compresiune se obţin tensiuni normale La solicitarea de compresiune se obţin tensiuni normale de sens opus celor de de sens opus celor de

la întinderela întindere, , scurtscurtaarrea ea specificspecificăă εε şşi umflarea transversali umflarea transversalăă specific specificăă tt..

ÎÎncercarea la compresiune a unei epruvete cilindrice având lungimea şi diametrul ncercarea la compresiune a unei epruvete cilindrice având lungimea şi diametrul egale cu 20egale cu 20 mmmm se efectuează pe o presă. În timpul încercării măsurându-se se efectuează pe o presă. În timpul încercării măsurându-se

forţa aplicată epruvetei şi scurtarea acesteiaforţa aplicată epruvetei şi scurtarea acesteia L= Lo-L L= Lo-L..

LL

LoLo

FF FF

LL==LoLo

tt==ddoo

dd

ddoo

FLAMBAJULFLAMBAJUL

Fenomenul de flambaj se poate produce atFenomenul de flambaj se poate produce atâât t îîn domeniul n domeniul elastic celastic câât t şşi i îîn domeniul plastic. Influenn domeniul plastic. Influenţţa materialului barei a materialului barei se evidense evidenţţiaziazăă îîn formulele de calcul prin modulul de elasticitate, n formulele de calcul prin modulul de elasticitate, fie prin efortul unitar critic de flambaj.fie prin efortul unitar critic de flambaj.

La barelor subLa barelor subţţiri, tuburile cu pereiri, tuburile cu pereţţi subi subţţiri supuse la compresiune se verificiri supuse la compresiune se verificăă suplimentar la suplimentar la stabilitate, adicstabilitate, adicăă flambaj. flambaj. Flambajul este fenomenul pierderii stabilitFlambajul este fenomenul pierderii stabilităţăţii elastice a unui corp. ii elastice a unui corp. Fenomenul este periculos , deformaFenomenul este periculos , deformaţţiile ce apar sunt foarte mari iile ce apar sunt foarte mari şşi ruperea se produce la o i ruperea se produce la o crecreşştere foarte mictere foarte micăă a sarcinii aplicate. a sarcinii aplicate.

RIGIDIRIGIDITATEATATEACondiCondiţţia de rigiditate a unei bare drepte cere ca valorile alungirii ia de rigiditate a unei bare drepte cere ca valorile alungirii l sau l sau

deformadeformaţţia ia ssăă fie c fie câât mai mici fat mai mici faţăţă de lungime. de lungime.

ObservObservăăm de asemenea cm de asemenea căă sunt sunt mai rigide barele cu lungimi mai mai rigide barele cu lungimi mai mici şi secţiuni mai mari.mici şi secţiuni mai mari. Pentru bare având aceeaşi formă şi aceleaşi dimensiuni, cele din Pentru bare având aceeaşi formă şi aceleaşi dimensiuni, cele din oţel sunt mai rigide decât cele din aluminiuoţel sunt mai rigide decât cele din aluminiu, deoarece modulul de, deoarece modulul de elasticitate longitudinal este mai mare la oelasticitate longitudinal este mai mare la oţţel decel decâât la aluminiu. t la aluminiu. Prin Prin îîncercncercăările de rile de îîntindere ntindere şşi compresiune se stabilei compresiune se stabileşşte astfelte astfel şi şi rigiditatea unui material.rigiditatea unui material.

ÎÎn legea lui Hooke n legea lui Hooke = = EE ·· îînlocuim nlocuim = = F/AF/A şşi i = = L/L, L/L, deducem lungirea deducem lungirea L.L.

LL == F F · · LL

E E · A· A

Din aceastDin această ă relarelaţţie se observie se observăă c căă varia variaţţia de ia de lungime a barei este invers proporlungime a barei este invers proporţţionalionalăă cu cu produsul Eprodusul E··A, care poartA, care poartăă numele de modul numele de modul de rigiditate la de rigiditate la îîntindere, respectiv modul de ntindere, respectiv modul de rigiditate la compresiune. rigiditate la compresiune.

III.3.28.

GGÂÂTUIREA LA RUPERETUIREA LA RUPEREPentru aprecierea proprietPentru aprecierea proprietăţăţilor mecanice ale unui material, de mare importanilor mecanice ale unui material, de mare importanţăţă este geste gââtuirea la rupere. La o valoare mai mare dectuirea la rupere. La o valoare mai mare decâât rezistent rezistenţţa la rupere, a la rupere, deformadeformaţţia epruvetei se concentreazia epruvetei se concentreazăă îîntr-un singur loc, pe epruvetntr-un singur loc, pe epruvetăă apare o apare o ggââtuire tuire şşi i îîn acest loc se va produce ruperea.n acest loc se va produce ruperea.

GGââtuirea la rupere se noteaztuirea la rupere se noteazăă cu: cu: Z =Z =So-SrSo-Sr

SoSo· · 100 [%]100 [%]

So este aria secSo este aria secţţiunii iniiunii iniţţiale a epruvetei iale a epruvetei Sr este aria secSr este aria secţţiunii la rupereiunii la rupere

GGââtuirea la rupere mtuirea la rupere măăsoarsoarăă tenacitatea materialului tenacitatea materialului îîncercat.ncercat.

TENACITATEATENACITATEATenacitatea este proprietatea materialelor de avea Tenacitatea este proprietatea materialelor de avea deformaţii plastice mari înainte de rupere.deformaţii plastice mari înainte de rupere.

Se execută exclusiv din materiale tenace:Se execută exclusiv din materiale tenace:• Elementele de rezistenţă a unui ciocan de forjăElementele de rezistenţă a unui ciocan de forjă• Recipienţii de gaze sub presiune mareRecipienţii de gaze sub presiune mare

Fragilitatea, opusă tenacităţii, este proprietatea Fragilitatea, opusă tenacităţii, este proprietatea materialelor de a materialelor de a se se rupe fără a avea deformaţii mari.rupe fără a avea deformaţii mari.

Pentru piesele solicitate prin şoc sau la vibraţii Pentru piesele solicitate prin şoc sau la vibraţii se evită folosirea materialelor fragile. se evită folosirea materialelor fragile.

FRAGILITATEAFRAGILITATEA

III.3.29.

Rezistenţa la forfecare -Rezistenţa la forfecare - este proprietatea corpurilor solide este proprietatea corpurilor solide de a se opune acţiunii momentane a două forţe paralele, de a se opune acţiunii momentane a două forţe paralele, egale ca mărime, de sens contrar şi dispuse perpendicular egale ca mărime, de sens contrar şi dispuse perpendicular pe pe axaaxa corpului, la foarte mică distanţă una corpului, la foarte mică distanţă una fata fata de alta, de de alta, de o parte şi de alta a unei secţiunio parte şi de alta a unei secţiuni..

Asamblare prin nituireAsamblare prin nituire

Identificaţi poziIdentificaţi poziţţia secţiuniiia secţiuniide forfecare a nitului.de forfecare a nitului.

Aparat de încercareAparat de încercare la forfecarela forfecare

Click Click aiciaici pentru r pentru răăspuns.spuns.

III.3.30.

TT

TT

TT

TTÎNCERCAREA LA FORFECAREÎNCERCAREA LA FORFECARE

AA

Neglijând efectul încovoierii, în secţiunea Neglijând efectul încovoierii, în secţiunea A A acţionează forţacţionează forţeleele tăietoare T tăietoare T carecare produc tensiuni tangenţiale produc tensiuni tangenţiale::

==TT

AA

Rezistenţa de rupere la forfecareRezistenţa de rupere la forfecare- se obţine efectuând o încercare cu astfel de se obţine efectuând o încercare cu astfel de solicitare până la rupere, solicitare până la rupere, - se calculeaza se calculeaza prin raportul dintre forţa deprin raportul dintre forţa de rupere şi aria secţiuniirupere şi aria secţiunii..

ÎNCERCAREA LA ÎNCERCAREA LA ÎÎNCOVOIERENCOVOIERE

Rezistenţa la încovoiereRezistenţa la încovoiere este proprietatea este proprietatea corpurilorcorpurilor solide de a se opune deformării sub solide de a se opune deformării sub acţiunea acţiunea unor forunor forţţe sau cupluri de fore sau cupluri de forţţe care se e care se aflaflăă îîn planul care trece prin axa barei.n planul care trece prin axa barei.

Identificaţi elementul Identificaţi elementul solicitat la solicitat la îîncovoierencovoiere

Click Click aiciaici pentru pentru rrăăspuns.spuns. III.3.31.

O barO barăă dreapt dreaptăă este solicitat este solicitatăă la la îîncovoiere atunci cncovoiere atunci câând sarcinile nd sarcinile ce I se aplicce I se aplicăă sunt for sunt forţţe care se afle care se aflăă îîn plane ce trec prin axa barei.n plane ce trec prin axa barei.ÎÎn fiecare secn fiecare secţţiune a barei iau naiune a barei iau naşştere reactere reacţţiuni situate iuni situate îîn planul n planul de acde acţţionare a forionare a forţţelor: o forelor: o forţăţă t tăăietoare ietoare şşi un cuplu Mi un cuplu Mîî, numit, numitmoment moment îîncovoietor. ncovoietor.

Axa barei se deformeazAxa barei se deformeazăă , fibrele , fibrele din partea convexdin partea convexăă se lungesc ( se lungesc (îîntindere),ntindere),iar cele din partea concaviar cele din partea concavăă se scurteaz se scurteazăă(compresiune)(compresiune)..

Aparat pentru măsurarea Aparat pentru măsurarea deformaţiilor la încovoieredeformaţiilor la încovoiere

TT

ÎNCERCAREA LA ÎNCERCAREA LA TORSIUNETORSIUNEO barO barăă dreapt dreaptăă de sec de secţţiune circulariune circularăă sau inelar sau inelarăă este solicitat este solicitatăă la r la răăsucire pursucire purăă dac dacă ă asupra ei acasupra ei acţţioneazioneazăă la extremit la extremităţăţi doui două ă cupluri Mcupluri Mtt situate situate îîn planuri perpendiculare pe n planuri perpendiculare pe axa barei.axa barei.

Rotirea relativRotirea relativăă a dou a douăă sec secţţiuni transversale ale barei iuni transversale ale barei are ca efect apariare ca efect apariţţia unor tensiuni tangenia unor tensiuni tangenţţiale aflate iale aflate îînnplanul acestor secplanul acestor secţţiuni.iuni.

= G = G ·· G- modul de elasticitate G- modul de elasticitate transversaltransversal care este care este constantă de material constantă de material şşii exprimă deformaţia exprimă deformaţia materialului la solicitarematerialului la solicitare; se m; se măăsoarsoarăă îîn n [[daN/mmdaN/mm²]²]

- lunecarea specific- lunecarea specificăă, care se calculeaz, care se calculeazăă cu rela cu relaţţia:ia:

= r = r · · [rad· mm] [rad· mm]rr - raza barei masurat - raza barei masuratăă îîn [mm]n [mm]

- unghiul de rotire specific- unghiul de rotire specificăă a celor dou a celor douăă sec secţţiuni,iuni,

situatsituatăă una fa una faţţa de alta la o distana de alta la o distanţă ţă egalegalăă cu unitatea; se cu unitatea; se mmăăsoarsoarăă îîn [rad]n [rad]

ÎÎn baza legii lui Hooke , tensiunile tangenn baza legii lui Hooke , tensiunile tangenţţiale iale , ,din planul secdin planul secţţiunii transversale, sunt proporiunii transversale, sunt proporţţionaleionalecu lunecarea specificcu lunecarea specificăă ..

Studiul proprietăţile mecanice la forfecare pură se efectuează în mod obişnuit prin Studiul proprietăţile mecanice la forfecare pură se efectuează în mod obişnuit prin încercarea la răsucire a unui tub cu perete foarte subţire.încercarea la răsucire a unui tub cu perete foarte subţire.Se măsoară momentul de răsucire aplicat probei şi unghiul de torsiune al acesteiSe măsoară momentul de răsucire aplicat probei şi unghiul de torsiune al acesteiaa. . Se determină apoi, mărimile: tensiuneSe determină apoi, mărimile: tensiuneaa tangenţială tangenţială ττ şi lunecarea specifică şi lunecarea specifică γγ. .

III.3.32.

REZISTENREZISTENŢAŢA LA LA TORSIUNETORSIUNE

Rezistenţa la torsiuneRezistenţa la torsiune este proprietatea este proprietatea

corpurilor corpurilor solide solide de a se opune de a se opune deformării sub acţiune deformării sub acţiune a doua douăă cupluri de cupluri de rrăăsucire Msucire Mtt situate situate îîn planuri perpendiculare n planuri perpendiculare pe axa barei.pe axa barei.

Aparat de încercareAparat de încercare la torsiunela torsiune

Identificaţi elementele Identificaţi elementele solicitate la solicitate la torsiune din imaginile alăturate.torsiune din imaginile alăturate.

III.3.33.

Click Click aiciaici pentru rpentru răăspuns.spuns.

EXERCIŢIIEXERCIŢII

Identificaţi solicitIdentificaţi solicităările din imagini.rile din imagini.

Click Click aici aici pentru rpentru răăspuns.spuns.

2

4

8

III.3.34.

3

ÎNCOVOIEREÎNCOVOIERE

FORFECAREFORFECARE

TORSIUNETORSIUNE

ÎNCOVOIEREÎNCOVOIERE

COMPRESIUNE

COMPRESIUNEÎNTINDEREÎNTINDERE

ÎNCOVOIEREÎNCOVOIERE

FORFECAREFORFECARE5

9

COMPRESIUNECOMPRESIUNE

ÎNTINDEREÎNTINDERE 6

TORSIUNETORSIUNE

17

TORSIUNETORSIUNE

EXERCIŢIIEXERCIŢII

Click Click aiciaici pentru rpentru răăspuns.spuns.

IdentificaţiIdentificaţisolicitsolicităările rile din din imagini.imagini.

1 2

3

4

ÎÎNTINDERENTINDEREFORFECAREFORFECARE

TORSIUNETORSIUNE

TORSIUNETORSIUNE

III.3.35.

2. ELASTICITATEA2. ELASTICITATEA

Elasticitatea Elasticitatea - proprietatea m- proprietatea metalelor etalelor de a se deforma sub acţiunea forţelor exterioare şi de a se deforma sub acţiunea forţelor exterioare şi dede a reveni la forma a reveni la forma şşi dimensiunile i dimensiunile lor iniţiallor iniţialee după ce solicitarea care a produs după ce solicitarea care a produs deformaţia şi-adeformaţia şi-a încetat acţiunea. încetat acţiunea.

III.3.36.

Proprietatea de elasticitate o au doar unele dintre materiale, până la Proprietatea de elasticitate o au doar unele dintre materiale, până la anumite nivele de solicitare.anumite nivele de solicitare.

Se pot obţine deformaţii elastice pentru oricare tip de solicitare a corpurilor executate Se pot obţine deformaţii elastice pentru oricare tip de solicitare a corpurilor executate din materiale elastice.din materiale elastice.

3. PLASTICITATEA3. PLASTICITATEAPlasticitatea Plasticitatea este proprietatea materialelor de a nu mai reveni la este proprietatea materialelor de a nu mai reveni la forma şi dimensiunile iniţiale după încetarea acţiunii solicitării care a forma şi dimensiunile iniţiale după încetarea acţiunii solicitării care a produs deformarea.produs deformarea.

În cazul depăşirii limitei de elasticitateÎn cazul depăşirii limitei de elasticitate,, deformaţiile corpurilor sunt deformaţiile corpurilor sunt parţial elastice şi parţial plastice. Componentele plastice ale acestor deformaţii se menţinparţial elastice şi parţial plastice. Componentele plastice ale acestor deformaţii se menţin şi după eliminarea totală a solicitării, reprezentând deformaţiile remanente. Acestea suntşi după eliminarea totală a solicitării, reprezentând deformaţiile remanente. Acestea sunt cu atât mai mari cu cât mărimea deformaţiei produse de solicitare este mai mare.cu atât mai mari cu cât mărimea deformaţiei produse de solicitare este mai mare.

La unele materiale se observă pe curba caracteristică σ = f(ε) o porţiune La unele materiale se observă pe curba caracteristică σ = f(ε) o porţiune dreaptă orizontală care corespunde unor deformaţii relativ mari la o solicitare dreaptă orizontală care corespunde unor deformaţii relativ mari la o solicitare constantă. Fenomenul care corespunde acestei porţiuni se numeşte curgere constantă. Fenomenul care corespunde acestei porţiuni se numeşte curgere

aparentă, iar mărimea solicitării reprezintă limita de curgere aparentă aparentă, iar mărimea solicitării reprezintă limita de curgere aparentă σσc. c.

III.3.37.

Fragilitatea Fragilitatea este proprietatea unor materiale de a nueste proprietatea unor materiale de a nu p permite practic ermite practic deformaţii plastice până la rupere, fiind proprietatea opusă plasticităţiideformaţii plastice până la rupere, fiind proprietatea opusă plasticităţii..

Tenacitatea este proprietatea materialelor solide de a acumula o energie mare de deformaţie plastică până la rupere.

Un material tenace se va rupe deci numai după deformaţii plastice specifice mari..

FONTFONTĂĂ

OOŢELŢEL

FLUAJULFLUAJUL Fluajul este Fluajul este fenomenul de deformare lentfenomenul de deformare lentăă şşi continui continuăă a a

materialelor sub acmaterialelor sub acţţiunea sarcinilor.iunea sarcinilor.

Pe baza calculului la fluaj (curgere lentPe baza calculului la fluaj (curgere lentăă) se dimensioneaz) se dimensioneazăă cazanele cu aburi care cazanele cu aburi care lucreazlucreazăă la presiuni la presiuni şşi temperaturi i temperaturi îînalte. Cu cnalte. Cu câât temperatura este mai ridicatt temperatura este mai ridicatăă , cu at , cu atâât t deformadeformaţţia prin fluaj creia prin fluaj creşşte mai rapid.te mai rapid.

Pentru piesele solicitate prin şoc sau la vibraţii se evită folosirea Pentru piesele solicitate prin şoc sau la vibraţii se evită folosirea materialelor fragile. materialelor fragile.

InstalaInstalaţţia de ia de îîncercare este prevazutncercare este prevazutăă cu un dispozitiv de reglare a sarcinii de lucru pe cu un dispozitiv de reglare a sarcinii de lucru pe care o miccare o micşşoreazoreazăă pe m pe măăsursurăă ce cre ce creşşte deformate deformaţţia eprivetei, ceea ce reduce deformaia eprivetei, ceea ce reduce deformaţţia ia la valoarea constantla valoarea constantăă prescris prescrisăă. Pe baza acestei . Pe baza acestei îîncercari se stabilencercari se stabileşşte limita de fluaj.te limita de fluaj.

Metoda relaxMetoda relaxăăriirii studiazstudiazăă experimental varia experimental variaţţia ia îîn timp a n timp a eforturilor unitare prin meneforturilor unitare prin menţţinerea constantinerea constantăă a deforma a deformaţţiei piesei.iei piesei.

Tenacitatea materialelor depinde de natura lor şi felul solicităriiTenacitatea materialelor depinde de natura lor şi felul solicitării care pot care pot fi de două feluri: statice şi dinamicefi de două feluri: statice şi dinamice. . Ca măsură a tenacităţii dinamice Ca măsură a tenacităţii dinamice s-a introdus mărimea numită s-a introdus mărimea numită rezilienţărezilienţă

4. REZILIEN4. REZILIENŢŢAARezilienţaRezilienţa reprezintă capacitatea unui material de a suporta solicitări prin şoc. reprezintă capacitatea unui material de a suporta solicitări prin şoc.Ea este determinată de proprietatea acestora de a acumula energie de deformaţie Ea este determinată de proprietatea acestora de a acumula energie de deformaţie mare înainte de a se rupe.mare înainte de a se rupe.Rezilienţa depinde de tenacitatea materialelor.Rezilienţa depinde de tenacitatea materialelor.

MATERIALE TENACEMATERIALE TENACE (rezistă la şocuri puternice)(rezistă la şocuri puternice)

metale tenace : fier, metale tenace : fier, aluminiu, plumb, cuprualuminiu, plumb, cupru

MATERIALE FRAGILEMATERIALE FRAGILE (se rup la şocuri mici)(se rup la şocuri mici)aliaje fragile: fontaliaje fragile: fontăă, ,

oţel coţel căălitlit

III.3.38.

Rezilienţa se determină la materialele din care se fac piese Rezilienţa se determină la materialele din care se fac piese şi scule supuse la şocuri (loviri) în timpul utilizării lor: roţi dinţate, şi scule supuse la şocuri (loviri) în timpul utilizării lor: roţi dinţate, poansoane, matriţe, etc.poansoane, matriţe, etc.

Criteriul uzual de apreciere a tenacităţii sau fragilitCriteriul uzual de apreciere a tenacităţii sau fragilităţăţii ii metalelor îl asigură rezultatele încercărilor de rezilienţă. metalelor îl asigură rezultatele încercărilor de rezilienţă.

PendululPendulul Charpy Charpy

Schema de principiuSchema de principiu

KCU =KCU =EErupererupere

SS[J/m [J/m 22]]

K – rezilienţaK – rezilienţaC – pendul CharpyC – pendul CharpyU – forma crestU – forma crestăăturii epruveteiturii epruveteiS – secţiunea de rupereS – secţiunea de rupere III.3.39.

DETERMINAREA REZILIENŢEIRezilienţa Rezilienţa se determină cu pendulul de se determină cu pendulul de rezilienţă Charpy. Încercarea constă în ruperea rezilienţă Charpy. Încercarea constă în ruperea unei epruvete prismatice, prevăzută cu o unei epruvete prismatice, prevăzută cu o crestătură în formă de U sau V în zona de crestătură în formă de U sau V în zona de mijloc. Se ridică pendulul la o anumită mijloc. Se ridică pendulul la o anumită înălţime. Se lasă apoi să cadă liber lovind înălţime. Se lasă apoi să cadă liber lovind epruveta în partea opusă crestăturii. Se epruveta în partea opusă crestăturii. Se constată că după ruperea epruvetei pendulul constată că după ruperea epruvetei pendulul se ridică la o înălţime mai mică decât cea se ridică la o înălţime mai mică decât cea iniţială. Diferenţa dintre energia potenţială iniţială. Diferenţa dintre energia potenţială iniţială a pendulului şi cea finală reprezintă iniţială a pendulului şi cea finală reprezintă energia de rupere (Erupere).energia de rupere (Erupere).

5. DURITATEA5. DURITATEADuritateaDuritatea este proprietatea materialelor de a se opune este proprietatea materialelor de a se opune ppăătrunderii trunderii îîn masa lor a unor corpuri strn masa lor a unor corpuri străăine care tind ine care tind ssăă le deformeze suprafa le deformeze suprafaţţa.a.

Durimetru portabil

III.3.40.

DURIMETRUDURIMETRUaparat pentru maparat pentru măăsurarea duritsurarea durităţăţiiii

1. METODA BRINELL1. METODA BRINELL 2.METODA ROCKWELL2.METODA ROCKWELL

3.METODA VICKERS3.METODA VICKERS

HRBHRB

HBHBHRCHRC

HVHV

3.33.

METODE DE DETERMINARE A DURITĂŢIIMETODE DE DETERMINARE A DURITĂŢII

Se folosesc mai multe Se folosesc mai multe metode de determinare metode de determinare a durităţii care diferă a durităţii care diferă prin forma corpului de prin forma corpului de penetrare (sferă, penetrare (sferă, piramidă, con).piramidă, con).

3.40.

DURITATEA METALELORDURITATEA METALELOR

0

20

40

60

80

100

Litiu Plumb Aluminiu Cupru Fier Titan

DURITATE HB

Duritatea metalelor se determină utilizând in general duritatea Brinell HB=F/s [daN/mm ] unde: F- forta de apăsare; s- aria amprenteiExemplu de notare Exemplu de notare şşi citire a duriti citire a durităţăţii:ii:270HB/5/750/30 – duritate Brinell de 270 HB, determinat270HB/5/750/30 – duritate Brinell de 270 HB, determinatăă cu o bil cu o bilăă de de ooţţel cu D=5mm el cu D=5mm şşi o fori o forţăţă F= 750 daN, aplicat F= 750 daN, aplicată ă timp de 30 secunde.timp de 30 secunde.

2

3.41.

DURITATEA METALELORDURITATEA METALELOR

0

2

4

6

8

10

12

Dia

ma

nt

Cr W Pt

Fe

Cu Al

Ag

Zn

Au

Ca

Mg

Sn

Pb K

Na

DURITATE PE SCARA MOHS

ÎÎntre cifrele de duritate (HB, HRC, HV) existntre cifrele de duritate (HB, HRC, HV) existăă coresponden corespondenţăţă. Cifrele de . Cifrele de duritate HB duritate HB şşi HV sunt egale i HV sunt egale îîn intervalul 50-350 daN/mm , iar n intervalul 50-350 daN/mm , iar îîntre cifrele de ntre cifrele de duritate HB duritate HB şşi HRC se poate scrie 10 HRC = 1HB i HRC se poate scrie 10 HRC = 1HB îîn intervalul 25-60 HRC.n intervalul 25-60 HRC. Pentru a asigura pieselor o valoare optimPentru a asigura pieselor o valoare optimăă a durit a durităţăţii se folosesc ii se folosesc şşi alte i alte scale de mscale de măăsursurăă: Mohs, Share etc.: Mohs, Share etc.

22

III.3.43.

STRIVIRE .Eforturi unitare de contactSTRIVIRE .Eforturi unitare de contact

asas

Se numeSe numeşşte strivire solicitarea te strivire solicitarea îîntre suprafentre suprafeţţe a doue a douăă corpuri corpuri îîn contact, n contact, ce-ce-şşi transmit presiunea pe o arie de dimensiuni relativ mari.i transmit presiunea pe o arie de dimensiuni relativ mari.

ÎÎn majoritatea cazurilor practice, transmiterea sarcinilor n majoritatea cazurilor practice, transmiterea sarcinilor îîntre dountre douăă corpuri are loc prin intermediul unei suprafe corpuri are loc prin intermediul unei suprafeţţe , e , deci printr-o presiune de contact ce tinde sdeci printr-o presiune de contact ce tinde săă striveasc striveascăă suprafa suprafaţţaacorpurilor pe zona contactului.corpurilor pe zona contactului.

La stabilirea diametrului nitului La stabilirea diametrului nitului îîn practicn practică,ă, se are se are îîn vedere n vedere şşi presiunea de contact i presiunea de contact asas dintre nit dintre nit şşi gauri gaură. Presiunea de contactă. Presiunea de contact se consider se considerăă uniform repartizat uniform repartizatăă pe pediametrul gdiametrul găăurii. urii.

Pe suprafePe suprafeţţele de contact eforturile unitare cresc mai ele de contact eforturile unitare cresc mai îîncet decncet decâât fort forţţa a şşi depind de caracteristicile elastice ale materialelor.i depind de caracteristicile elastice ale materialelor.

asas este rezistenta admisibila la strivirea a materialului este rezistenta admisibila la strivirea a materialului mai putin rezistent dintre cele doua aflate in contact. mai putin rezistent dintre cele doua aflate in contact.

IdentificaIdentificaţţi suprafei suprafeţţele ele solicitate la strivire solicitate la strivire

din imaginile aldin imaginile alăăturate.turate.

EXERCIEXERCIŢIUŢIU

III.3.44.

6. OBOSEAL6. OBOSEALA MATERIALELORA MATERIALELOR

III.3.45.

Arbore cotitArbore cotit

Oboseala este un fenomen de Oboseala este un fenomen de reducere a rezistenţei de rupere în reducere a rezistenţei de rupere în cazul solicitărilor repetate de un cazul solicitărilor repetate de un număr mare de ori. În timpul mişcării număr mare de ori. În timpul mişcării fibrele axelor trec ciclic prin poziţii fibrele axelor trec ciclic prin poziţii care corespund modificării sensului care corespund modificării sensului solicitării. Se produce în cazul axelor solicitării. Se produce în cazul axelor de rotaţie sub acţiunea greutăţilor de rotaţie sub acţiunea greutăţilor proprii precum şi a altor forţe care proprii precum şi a altor forţe care nu-şi modifică sensul. nu-şi modifică sensul. Se obţine de asemenea ca efect al Se obţine de asemenea ca efect al vibraţiilor. vibraţiilor.

Se constată că piesele cu solicitări variabile se pot Se constată că piesele cu solicitări variabile se pot rupe la nivele de solicitare mai mici decât rezistenţa rupe la nivele de solicitare mai mici decât rezistenţa de rupere statică, cu atât mai mici cu cât numărul de rupere statică, cu atât mai mici cu cât numărul ciclurilor de solicitare este mai mare. În cazul ciclurilor de solicitare este mai mare. În cazul oţelurilor se observă că sub un anumit nivel de oţelurilor se observă că sub un anumit nivel de solicitare nu se produce fenomenul de oboseală.solicitare nu se produce fenomenul de oboseală.

MMîî MMîî

MaşinMaşinăă special specialăă de de încercare la obosealîncercare la obosealăă

REZISTENREZISTENŢŢA LA OBOSEALA LA OBOSEALĂĂ

III.3.46.

Rezistenţa la obosealăRezistenţa la oboseală este mărimea maximă a solicitării este mărimea maximă a solicitării pentru care piesele au o durabilitate nelimitată. pentru care piesele au o durabilitate nelimitată. Ea se determină prin încercări de oboseală.Ea se determină prin încercări de oboseală.Mărimea rezistenţei la oboseală depinde de tipul Mărimea rezistenţei la oboseală depinde de tipul solicitării, precum şi de forma ciclului de solicitare. solicitării, precum şi de forma ciclului de solicitare. Efectul maxim de oboseală se obţine în cazul ciclurilor Efectul maxim de oboseală se obţine în cazul ciclurilor alternant simetrice de solicitare. alternant simetrice de solicitare.

MaşinMaşină pentru încercare la oboseală prin încovoiere rotativăă pentru încercare la oboseală prin încovoiere rotativă

1 – greutăţi1 – greutăţi2 - rulmenţi2 - rulmenţi3 – epruvete3 – epruvete4 – dispozitiv de prindere a epruvetelor4 – dispozitiv de prindere a epruvetelor5 - lagăre 5 - lagăre 6 – roată de antrenare în mişcare de rotaţie 6 – roată de antrenare în mişcare de rotaţie

III.3.47.

ProprietProprietăţile mecanice ale metalelorăţile mecanice ale metalelor

PROPRIETPROPRIETĂŢI ĂŢI MECANICEMECANICE

1. 1. PlasticitatePlasticitate 2. Elasticitate2. Elasticitate 3. Rezistenţă mecanică3. Rezistenţă mecanică 4. Duritate4. Duritate 5. Rezilienţă5. Rezilienţă 6. Rezistenţă la oboseală6. Rezistenţă la oboseală

Faceţi corespondenţa dintre cele două coloane.Faceţi corespondenţa dintre cele două coloane.EXERCIEXERCIŢIUŢIU

C. Deformarea permanentC. Deformarea permanentăă sub ac sub acţiuneaţiunea forţelor exterioare.forţelor exterioare.

E. Deformarea temporar sub acţiuneaE. Deformarea temporar sub acţiunea forţelor exterioare.forţelor exterioare.

D. RezistenD. Rezistenţţa metalelor de a se opunea metalelor de a se opune solicitsolicitărilor mecanice: întindere, răsucire,ărilor mecanice: întindere, răsucire, încovoiere, forfecareîncovoiere, forfecare..

A. RezistenA. Rezistenţa metalelor la şocuri.ţa metalelor la şocuri.

B. RezistenB. Rezistenţa metalelor de a se opune ţa metalelor de a se opune pătrunderii unui alt corp la suprafaţa lor.pătrunderii unui alt corp la suprafaţa lor.

F. ProprietateaF. Proprietatea metalelor de rezista timp metalelor de rezista timp îndelungat la eforturi repetate.îndelungat la eforturi repetate.

Propoziţii caracteristice

Click pe fiecare propoziClick pe fiecare propoziţţie ie caracteristica pentrucaracteristica pentru verificare. verificare.

III.3.48.