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アルミニウムの応力-ひずみ特性

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アルミニウムのほとんどの金属と比較して、重量比、耐腐食性、製作の容易さに優れた強度があります。結果として、アルミニウムは最も広く使用されている金属の一つとソーダ缶から航空機部品に至るまでの製品で採用されています。

純アルミニウムの強度は非常に低いが、その機械的性質は、合金と熱処理を大幅に改善することができます。これらのプロセスは、機械的および電気的材料の広範な応用を有効にします。2 番目だからアルミニウムの応力ひずみ曲線を取得、構造材料として鉄骨だけがその使用の予測可能で安全な限界を決定するために重要。

このビデオでは、一般的な標準の一軸引張試験を用いるアルミニウムの応力ひずみ挙動を見ていきます。

アルミで軽量です、約 1/3 鋼の密度。その弾性率、約 70 gigapascal または平方インチあたり 10,000 キロポンド頻繁引用はまた約 1/3 鋼のこと。

鋼とアルミニウムの機械的性質によって向上できます大幅に合金、亜鉛、銅、マンガン、ケイ素、マグネシウム、principly。冷却作業またはひずみ硬化、どこ材料に圧延などの染料を打ち消し、また強度を増やすことができます。

一軸引張試験は、アルミなどの金属の弾性挙動の研究に使われます。このテストでは、材料の伸長を示していますし、失敗すると応用力が増加応力ひずみ曲線を生成します。

アルミニウム、または任意の材料は、いくつかの手順を介して進行するが失敗します。くびれ、ボイド発生、ボイド成長・合体、き裂の伝ぱと最後に、破壊します。6061 T6 アルミニウムは良好な強度と剛性を持って、終了し、アノダイズ簡単です。それ、ノート パソコンやテレビなど多くの電子製品の筐体に使用されます。

これは 6061 T6 アルミニウムの応力ひずみ曲線であります。どのようにその応力ひずみ曲線はシャープな降伏点、弾性率ではなく徐々 に減少を発生しませんを注意してください。実際にこのアルミが失敗、プロセスは漸進的、応力ひずみ曲線を見るとき明確な失敗ポイントを定義することは困難です。

工学の降伏点を決定する ASTM の目的および他の組織は、0.2% オフセット アプローチを採用しています。このメソッドでは、動作の直線部分のラインを合わせて決定して 0.2% ひずみ時同じ遅い先頭で線を描画を必要があります。2 行目には、降伏強さとして定義された任意の時点での応力ひずみ曲線が交差しています。

今では我々 は、アルミニウムとどのように彼らが設計することができますのプロパティを理解し、延性および機械的特性を決定する応力ひずみ曲線の測定方法を見てみましょう。

6061 T6 などの一般的なアルミの円筒試験片を入手します。口径を使用して、試験片の中央付近にいくつかの場所で直径を測定します。インチの最も近い第二千にこれらの測定を行います。

次に、供試体をしっかりと保持し、約 2 インチのゲージの長さをマークします。ゲージ長さをエッチング加工して明確にされていることを確認、それが骨折につながる応力集中にならないように傷が浅く。実際測定インチの最も近い第二千にゲージの長さをマークします。

最後に、ひずみゲージをインストールします。供試体は、テストの準備ができました。

この実験のため私たちの試験片の引張特性の測定テスト マシン、または UTM、ユニバーサルが使用されます。まず、テスト マシンをオンにし、ソフトウェアを初期化します。グラフ作成とデータ集録パラメーターを設定します。次に、ASTM E8 プロトコルと互換性のあるテストを選択します。弾性および非弾性範囲のひずみ速度に注意してください。その後、5% 引張強度のマシンを停止するなど、ソフトウェアの追加のアクションを設定します。

手動で上げる、クロスヘッド標本の全長は、上部と下部のグリップの間に容易に適合。慎重にグリップの深さの約 80% にトップのグリップに試料を挿入します。トップのグリップ内部供試体、試料の落下を防ぐために少し締めます。

トップのクロスヘッドをゆっくりと下ろします。一度試料は、下部のグリップ内底グリップの深さ開始標本整列の約 80% 以内です。供試体は、底グリップの中央に浮かぶべきであります。テスト中に、滑り発生しませんようにグリップを標本に側圧を適用されます。

金融引き締めのプロセスは、供試体の小さな軸負荷を紹介します。調整とこのプリロードを最小限にし、その値を記録ソフトウェアを使用します。製造元の指示に従って試料を安全に電子の伸縮計を取り付けます。伸縮計のブレードは、試料のほぼ中央する必要があります。

引張荷重を供試体に適用することでテストを開始し、コンピューターのディスプレイの応用負荷のライブの読み取りを観察します。試料、測定の負荷が増加していることを確認することによってグリップを滑りされていないを確認します。サンプル失敗の前にいくつかの時間、ソフトウェアは自動的にテストを一時停止します。テスト コンピューターでサンプルを残すし、伸縮計を削除します。失敗するまで引張荷重を適用するを再開します。最大荷重に到達すると、測定の負荷が減少していきます。この時点で、供試体は、首を開始します。延性引き裂きを通してこのハイネック地域で最終破断が発生します。

テストが終了した後、クロスヘッドを上げるトップ グリップを緩める、それから供試体の破片を削除します。下部のグリップを緩めるし、供試体の他の半分を削除します。最大引張荷重時の値を記録します。記録されたデータおよび応力ひずみ曲線を保存します。慎重に一緒に破断端を合わせて、インチの最も近い第二千にゲージ マーク間の距離を測定します。最後のゲージの長さを記録します。

最後に、最も近いインチの最も近い第二千の断面で供試体の直径を測定します。

我々 は収集したデータを分析する方法を見てみましょう。まず、最終的なゲージの長さと、初期ゲージの長さを知る試験片のパーセントの伸びを計算します。最後の直径と供試体の最初の直径を使用して各試料に対する面積の削減を計算します。次に、実験応力ひずみ曲線を使用して他の材料パラメーターを計算します。

これは、約 0.3% の降伏点までひずみ計データのプロットです。この地域の応力ひずみ曲線の傾きはヤング率で、1 平方インチあたり 10,000 キロポンドの公称値に近い平方インチあたり約 9,998 キロポンド。0.999 の R 乗の値は、このデータに対して優れた直線性を示します。

これは、5% のひずみまで伸縮計のデータです。曲線は、低勾配で収量高原に続いて長い弾性部分とバイリニアの文字を示しています。この標本のような明確な降伏点を示さないが材料の降伏点を見つけるには、0.2% オフセット メソッドを使用します。

まず、我々 は曲線の最初の直線部分に線を描画します。それに 0.2% ひずみ時開始を複製します。2 行目では、降伏点として定義した任意曲線と交差します。この場合は、1 平方インチあたり約 44.2 キロポンドです。これは 1 平方インチあたり 40 キロポンドであるこのアルミの公称降伏です。

我々 は非常に降伏点に近いデータをプロット、曲線が直線性、この標本の平方インチあたり約 39.1 キロポンドから逸脱するからストレスが、比例限度。

これは、約 5% 5% クロスヘッド変位からのひずみから、伸縮計からのひずみの下データを完全な応力ひずみ曲線です。最大応力は約 6.5% のひずみで平方インチあたり約 46.1 キロポンドです。この究極の強さは、1 平方インチあたり 45 キロポンドの公称耐力のすぐ上です。ストレス障害では、1 平方インチあたり約 33.5 キロポンドです。靭性は応力ひずみ曲線の下の領域し、1 平方インチあたり 2.2 キロポンド台形ルールで計算できます。

熱処理の試験片の測定値は、8 に 13% の範囲の伸びがありますアルミのこのタイプを示します。マテリアル ゲージ印の間の長さの平均値をパーセントの伸びには注意してくださいすることが重要です。局所ひずみは平均ひずみよりも高くなる可能性がありますので、ハイネック周辺、少量でただし、ほとんどすべての変形が発生します。

一般的には、ボイド発生とき裂進展し、最終的に、破壊の成長にくびれから障害の進行状況します。破面は、このプロセスと一貫性が。アルミニウム、5% 未満の伸び考慮されるかもしれない脆性、伸びを 15% は延性考慮されるかもしれないより大きい間。この標本ではパーセントの伸びが比較的大きいです。どのようにこの材料について述べる必要があります?

その破面の鋼の 2 種類と比較できます。アルミニウム試料?サイズ圧延鋼、しかしより少ない脆性冷延性をホット圧延鋼よりものでアルミのこのタイプ特徴付けられるとして半延性よりも大きいです。

さらに、これらの 3 つの金属の応力ひずみ曲線を見てすることができます。圧延鋼は高強度、高応力、低ひずみによって示されるが約 10% で失敗した C1018 伸び、その低延性を示します。一方より延性ホット圧延 A36 鋼鉄は、冷延鋼板よりも低い応力でほぼ 25% の最大くらい大きく伸長です。我々 はちょうどテスト 6061 T6 アルミニウムには、どちらかの鋼鉄より低い伸びの失敗と同様、下の強さがあります。

アルミニウムの引張試験の一般的なアプリケーションのいくつかを見てみましょう。応力ひずみ曲線の最も重要な使用は、アルミニウムの製造時に品質管理です。ASTM の基準は各熱アルミニウムの代表的なサンプルのテストを必要し、結果が確立されたベンチマークにトレーサブルである必要があります。メーカーは、品質管理・自動車などの工業用材料の品質保証 ISO TS 16949 などの標準を使用します。

料理用のアルミ箔は、簡単に処理して折り返しできるに必要な柔軟性。同様に、清涼飲料缶用アルミは開催簡単に破砕が必要なときとその形状を保持するのに十分である必要があります。引張試験は、これらアルミニウムの薄板が指定した機械的性質を持っていることを保証します。

アルミニウムの応力ひずみ特性のゼウスの概要を見てきただけ。今、金属材料の引張特性を求める ASTM E8 基準検査について知っておくべき。また、ASTM テスト用試料を準備し、典型的なアルミニウムの応力ひずみ曲線を取得する方法を理解する必要があります。

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