Механические свойства. Они характеризуют способность материала сопротивляться разрушающему или деформирующему воздействию внешних сил.
Они характеризуют способность материала сопротивляться разрушающему или деформирующему воздействию внешних сил.
Прочность- свойство материала сопротивляться разрушению под действием внутренних напряжений, возникающих от внешних нагрузок. Прочность является основным свойством большинства материалов, используемых в горной промышленности, от ее значения зависит величина нагрузки, которую может воспринять данный элемент при заданном сечении.
Материалы, в зависимости от происхождения и структуры, по- разному противостоят различным напряжениям. Материалы минерального происхождения (природные камни, кирпич, бетон и др.) хорошо сопротивляются сжатию, значительно хуже срезу и еще хуже растяжению. Другие материалы (металл, древесина) хорошо работают на сжатие, изгиб и растяжение, поэтому их используют значительно чаще в конструкциях, работающих на изгиб.
Прочность материала характеризуется пределом прочности (при сжатии, изгибе и растяжении). Предел прочности- напряжение, соответствующее нагрузке, при которой происходит разрушение образца материала. Предел прочности при сжатии и растяжении Rраст, МПа, вычисляют по формуле
сж(Rраст) = P/F,
где P - разрушающая нагрузка, Н; F - площадь поперечного сечения образца, мм2.
Предел прочности при изгибе Rизг:
. при одном сосредоточенном грузе и образце-балке прямоугольного сечения
Rизг = 3Pl / 2bh2;
. при двух равных грузах, расположенных симметрично оси балки
Rизг = P(l - a) / bh2,
где l - пролет между опорами, мм; а - расстояние между грузами, мм; b и h - ширина и высота поперечного сечения балки, мм.
Предел прочности материала определяют опытным путем, испытывая в лаборатории на гидравлических прессах или разрывных машинах специально изготовленные образцы. Для испытания материалов на сжатие образцы изготавливают в виде куба или цилиндра, на растяжение - в виде круглых стержней или полос, а на изгиб - в виде балок. Форма и размеры образцов должны строго соответствовать требованиям ГОСТа или технических условий на каждый вид материала.
Пределы прочности некоторых материалов, МПа
сжатие | изгиб | растяжение | |
Гранит | 150 - 250 | 3 - 5 | |
Тяжелый бетон | 10 - 50 | 2 - 8 | 1 - 4 |
Керамический кирпич | 7,5 - 30 | 1,8 - 4,4 | |
Сталь | 210 - 600 | 380 - 900 | |
Древесина | 30 - 65 | 70 - 120 | 55 - 150 |
Стеклопластик | 90 - 150 | 130 - 250 | 60 - 120 |
Прочность материалов, применяемых в строительной промышленности, обычно характеризуют маркой, которая соответствует по величине пределу прочности при сжатии, полученному при испытании образцов заданной формы и размеров. Например, для каменных материалов установлены следующие марки: 4, 7, 10, 15, 25, 35, 50, 75, 100, 125, 150, 200, 300, 400, 500, 600, 800, 1000. Материалы с пределом прочности при сжатии, например, от 20 до 29,9МПа относят к марке 200.
Упругость- свойство материала деформироваться под нагрузкой и принимать после снятия нагрузки первоначальную форму и размеры. Наибольшее напряжение, при котором материал ее обладает упругостью, называется пределом упругости. Упругость является в подавляющем большинстве случаев положительным свойством материалов.
Пластичность - способность материала изменять под действием нагрузки форму и размеры без образования разрывов и трещин и сохранять изменившиеся форму и размеры после удаления нагрузки. Это свойство противоположно упругости.
Хрупкость- свойство материала мгновенно разрушаться под действием внешних сил без предварительной деформации. Хрупкими являются природные камни, керамические материалы, стекло, чугун, бетон и др.
Сопротивление удару - свойство материала сопротивляться разрушению под действием ударных нагрузок. Этого вида нагрузки возникают, например, в бункерах. Хрупкие материалы обычно плохо сопротивляются ударным нагрузкам.
Твердость- свойство материала сопротивляться проникновению в него другого материала, более твердого. Твердость материала влияет на трудоемкость его обработки.
Существует несколько способов определения твердости материалов. Твердость древесины, бетона, стали определяют, вдавливая в образцы стальной шарик (метод определения твердости по Бринелю), алмазную пирамиду (по Виккерсу) или то и другое (по Роквеллу). О величине твердости судят по глубине вдавливания шарика, диаметру полученного отпечатка или по величине отношения нагрузки к площади поверхности полученного сферического отпечатка.
Твердость природных каменных материалов определяют по шкале твердости ( метод Мооса), в которой десять специально подобранных минералов расположены в такой последовательности, когда следующий по порядку минерал оставляет черту (царапину), на предыдущем, а сам им не прочерчивается:
. Тальк или мел.
. Каменная соль или гипс.
. Кальцит или ангидрид.
. Плавиковый шпат.
. Апатит.
. Ортоклаз (полевой шпат).
. Кварц.
. Топаз.
. Корунд.
. Алмаз.
Например, если испытуемый материал чертится апатитом, а сам оставляет черту (царапину) на плавиковом шпате, то его твердость составляет 4,5.
Истираемость - свойство материала изменяться в объеме и массе под воздействием истирающих усилий. От истираемости зависит возможность применения материала для устройства настилов, футеровки бункеров, исполнительных органов погрузочных машин. Истираемость материалов определяют в лабораториях на специальных машинах - кругах истирания.
Износом называют разрушение материала при совместном действии истирания и удара. Подобное воздействие на материал происходит при эксплуатации бункеров. На износ материалы испытывают в специальных вращающихся барабанах.
Дата добавления: 2016-02-16; просмотров: 2107;