Способы определения свойств металлов
Металлы и сплавы подвергаются статистическим испытаниям на растяжение, при помощи которых можно судить о прочности, упругости и пластичности.
Прочность – это способность материала сопротивляться действию внешних сил без разрушения. Упругость – это способность материала восстанавливать свою первоначальную форму и размеры после прекращения действия внешних сил, вызвавших деформацию. Пластичность – это способность материала изменять свою форму и размеры под действием внешних сил, не разрушаясь, и сохранять полученные деформации после прекращения действия внешних сил.
Статистическим испытаниям на растяжение подвергаются образцы стандартной формы и размеров на специальных разрывных машинах. Растягивающие усилия разрывной машины вызывают удлинение образца вплоть до его разрушения.
Не производя статистических испытаний на растяжение, о прочностных свойствах можно судить по величине твердости металлов. Твердость – это способность материала оказывать сопротивление проникновению в него другого, более твердого тела. Твердость тесно связана с обрабатываемостью и износостойкостью металлов. Наибольшее распространение получили следующие методы определения твердости металлов:
1) вдавливанием стального шарика (метод Бринелля);
2) по глубине вдавливания алмазного конуса или стального шарика малого диаметра (метод Роквелла);
3) вдавливанием алмазной пирамиды (метод Виккерса).
Кроме испытаний, направленных на выявление механических свойств, проводятся исследования электро- и теплопроводности образцов металлов и сплавов.
Приведен листинг программы в MatLab, которая демонстрирует изменение распространения температуры металлического тела в зависимости от коэффициента теплопроводности. Результат выполнения программы – изменение температуры на графике в динамике (рис. 10).
g='squareg'; % Единица площади
b='squareb1'; % Нулевое значение на границе
c = input('Koiffisient teploprovodnosti ');
a=0;
f=1;
d=1;
Построение графика:
[p,e,t]=initmesh(g);
Начальные условия:
u0=zeros(size(p,2),1);
ix=find(sqrt(p(1,:).^2+p(2,:).^2)<0.4);
u0(ix)=ones(size(ix));
Число колебаний графика:
nframes=20;
tlist=linspace(0,0.1,nframes);
Решение уравнения теплопроводности:
u1=parabolic(u0,tlist,b,p,e,t,c,a,f,d);
Вывод графика:
x=linspace(-1,1,31);y=x;
[unused,tn,a2,a3]=tri2grid(p,t,u0,x,y);
Анимация:
newplot;
Mv = moviein(nframes);
umax=max(max(u1));
umin=min(min(u1));
for j=1:nframes,...
u=tri2grid(p,t,u1(:,j),tn,a2,a3);i=find(isnan(u));u(i)=zeros(size(i));...
surf(x,y,u);caxis([umin umax]);colormap(cool),...
axis([-1 1 -1 1 0 1]);...
Mv(:,j) = getframe;...
u=tri2grid(p,t,u1(:,j),tn,a2,a3);i=find(isnan(u));u(i)=zeros(size(i));...
surf(x,y,u);caxis([umin umax]);colormap(cool),...
axis([-1 1 -1 1 0 1]);...
Mv(:,j) = getframe;...
end
Движение графика:
movie(Mv,10)
БЕТОН
Бетон является главным строительным материалом, который применяют во всех областях строительства, не исключая строительство гидротехнических сооружений.
Бетон на основе неорганических вяжущих веществ представляет собой композиционный материал, получаемый в результате твердения рационально подобранной бетонной смеси из вяжущего вещества, воды, заполнителей и специальных добавок.
Состав бетонной смеси должен обеспечить бетону к определенному сроку заданные свойства (прочность, морозостойкость, водонепроницаемость). В марках бетона свойства принято обозначать соответственно буквами – М, F, W.
По виду вяжущего вещества выделяют бетоны:
– цементные (наиболее распространенные);
– силикатные (известково-кремнеземистые);
– гипсовые, смешанные (цементно-известковые, известково-шлаковые и т. п.);
– специальные – применяемые при наличии особых требований (жаростойкости, химической стойкости и др.).
В виде заполнителей применяют местные каменные материалы: песок, гравий, щебень, а также побочные продукты промышленности (например, дробленные и гранулированные металлургические шлаки).
В правильно подобранной бетонной смеси расход цемента составляет 8–15%, а заполнителей – 80–85% (по массе).
Классификация в зависимости от плотности бетоны представлена в табл. 4.
Таблица 4.
Классификация бетона в зависимости от плотности
| Плотность, кг/м3 | Заполнители | Применение |
| Особо тяжелые | ||
| Более 2500 | Особо тяжелые заполнители (магнетит, барит, чугунный скрап и др.) | Применяют для специальных защитных конструкций |
| Тяжелые | ||
| 2200–2500 | Песок, гравий или щебень из тяжелых горных пород | Применяют во всех несущих конструкциях |
| Облегченные | ||
| 1800–2200 | Песок, гравий | Применяют преимущественно в несущих конструкциях |
| Легкие | ||
| Легкие бетоны | ||
| Пористые природные и искусственные заполнители | Используют для объемного и многоэтажного строительства | |
| Ячеистые бетоны (газобетон и пенобетон) | ||
| 500–1800 | Из смеси вяжущего и тонкодисперсного кремнеземистого компонента, порообразователя, воды | Используют в качестве конструктивно-теплоизоляционного материала |
| Крупнопористые (беспесчаные) бетоны | ||
| Плотный или пористый крупный заполнитель без мелкого заполнителя | Используют как стеновой материал в зданиях высотой до четырех этажей | |
| Особо легкие | ||
| Менее 500 | Ячеистые и на пористых заполнителях | Используемые в качестве теплоизоляции |