Что характеризует механические свойства материалов
Механические свойства
Механические свойства характеризуют поведение материалов под действием нагрузки. В рамках данной статьи рассмотрим 5 основных механических свойств материалов: прочность, упругость, пластичность, хрупкость и твердость.
Что такое Прочность?
Прочностью называется способность разнообразных материалов без разрушения воспринимать напряжение под внешним воздействием различных сил. Прочность зависит не только от того, какой материал, но и имеет зависимость от типа состояния напряжения — например, это может быть сжатие, растяжение или изгиб. Также непосредственное влияние на прочность оказывают условия, при которых материал эксплуатируется — воздействия извне, температура окружающей среды.
Испытания на прочность
Существует понятие предела прочности, который является основной количественной характеристикой прочности и численно равен разрушающему напряжению для конкретного материала. Предел прочности для каждого материала определяется средним результатом серии испытаний, так как основные материалы, используемые в строительстве, характеризуются неоднородностью.
Если происходит статическая нагрузка для выявления прочности проводится испытание образцов определенного стандарта (как правило речь идет об образцах, имеющих сечение круглой формы, реже прямоугольной), диаграмма таким образом отражает зависимость относительного удлинения от величины действующего на образец напряжения.
Прочность материала различных конструкций обосновывается при сравнении тех напряжений, которые возникают в конструкции при внешнем воздействии, также с учетом таких показателей как пределы прочности и текучести.
О так называемой усталости материала (в частности, металла) говорят если при большом числе циклически повторяющихся внешних напряжений разрушение происходит даже при напряжениях меньших чем предел прочности. В этом случае рассчитывается циклическая прочность, т.е. обоснование прочности материала, проводящееся с учетом нагрузки, которая меняется с определенным циклом.
Упругость
Если материал самопроизвольно восстанавливает форму, после того как внешняя сила прекращает действовать, то такое механическое свойство называется упругостью материала. Если после снятия внешней нагрузки, деформация полностью исчезает, то следует говорить об обратимой упругой деформации.
От чего зависит упругость?
Упругость материала непосредственно связана с силами взаимодействия, происходящими между отдельными атомами. В твёрдых телах при температуре равной абсолютному нулю и при отсутствии какого-либо внешнего воздействия атомы занимают положения, называемые равновесными. Потенциальная энергия тела увеличивается при воздействии внешнего напряжения, и атомы смещаются из равновесного положения. Соответственно, когда прекращается внешнее напряжение, конфигурация неравновесных атомов деформированного материала постепенно становится неустойчивой и возвращается в равновесное состояние. Помимо силы притяжения и отталкивания, которые действуют на каждый атом материала со стороны остальных, существуют и угловые силы, они непосредственно связаны с валентными углами, наблюдающимися между прямыми, которые соединяют атомы между собой. Естественно, это характерно исключительно для макроскопических тел и молекул, содержащих много атомов. Угловые силы уравновешиваются при равновесных значениях валентных углов. Когда говорят о количественной характеристике упругости материала, то используется модуль упругости, зависящий от напряжения воздействующего на материал и определяется производной зависимости напряжения от деформации, что применимо для области упругой деформации.
Пластичность
Пластичностью называется механическое свойство материалов под влиянием внешней нагрузки изменять форму и размер, а после того как нагрузка перестает действовать — сохранять ее в измененном виде.
Пластичность является важным свойством, учитывающееся когда происходит выбор материала несущей конструкции, либо же определения технологии (методики) изготовления разнообразных изделий. Для конструкций важно сочетание высокой пластичности материала и большого показателя упругости. Эта комбинация свойств предотвращает внезапное разрушение материала. В целом пластичность в физике материалов противопоставляется как упругости, так и хрупкости — пластичный материал сохраняет форму, которую придают ему внешние воздействия.
Пластичность — важное механическое свойство
Изучение пластичности важно при прогнозировании долговечности и прочности какой-либо конструкции, так как пластичность зачастую предшествует разрушению и важно рассмотреть деформационные процессы, возникающие в материале. Измерение пластичности, являющейся важным свойством металлов, очень важно при обработке под давлением — ковке и прокатке. Это свойство металлов непосредственно зависит от тех условий, в которых происходит деформирование — температуры, давления и т.д. Пластичность металлов влияет на такие характеристики как удлинение (абсолютное и относительное) и сужение материала. При удлинении происходит увеличение длины образца под воздействием происходящего растяжения, а при сужении, соответственно, от растяжения образца происходит уменьшение площади поперечного сечения.
Хрупкость
Хрупкость относится к механическим свойствам материалов противоположным пластичности. Те процессы, которые повышают пластичность, соответственно, снижают хрупкость, и наоборот. Материалы, отличающиеся хрупкостью при статическом испытании разрушаются без пластической деформации. Это характерно, например, для стекла. Если при статическом испытании материал характеризуется пластичностью, но при динамическом испытании разрушается, то речь идет о так называемой ударной хрупкости. Причиной ударной хрупкости могут быть пределы текучести (то есть зависимость скорости деформации и сопротивления) и пределы прочности (изменение сопротивления разрушению). Хрупкое разрушение материала происходит если сопротивление деформации равно или больше сопротивления отрыву. Соответственно, пластичность материала уменьшается, если рост сопротивления деформации происходит быстрее роста сопротивления разрушению.
Фактором, от которого непосредственно зависит хрупкое состояние материала является однородность напряженного состояния. Материал переходит от пластичности к хрупкости при неоднородном напряженном состоянии. Расчет сопротивления хрупкому разрушению является важным обоснованием прочности конструкции.
Твёрдость
Механическое свойство материала при внешнем воздействии не испытывать пластической деформации называется твёрдостью. В первую очередь оно зависит от механических характеристик материала, в частности структуры, модуля упругости, предела прочности и т.д. Количественную связь твердости от данных характеристик устанавливает общая физическая теория упругости.
Методы, с помощью которых экспериментально устанавливают твердость бывают как статическими (например, в поверхность вдавливается твердый предмет или же она царапается), так и динамическими. К статическим методам также относятся измерения твёрдости по Бринеллю (вдавление шарика в поверхность), Виккерсу (вдавление алмазного наконечника) и Роквеллу (для материалов с высокой твердостью используется алмазный конус, с низкой — шарик из стали). Также к статическим методам относится склерометрия — царапание алмазной структурой в виде конуса, пирамиды, или же карандашом различной твердости — оценивается нагрузка, которую необходимо приложить, чтобы создать царапину, а также размеры созданной царапины.
При динамических методах установления твердости материала благодаря ударной нагрузке наносится отпечаток шариком (по принципу маятника) и величина твердости характеризуется тем, как материал сопротивляется деформации от удара или же параметрами отскока шарика от поверхности, в том числе затуханию маятниковых колебаний.
Что характеризует механические свойства материалов
нЕИБОЙЮЕУЛЙЕ УЧПКУФЧБ ИБТБЛФЕТЙЪХАФ УРПУПВОПУФШ НБФЕТЙБМБ УПРТПФЙЧМСФШУС ДЕЖПТНБГЙЙ Й ТБЪТХЫЕОЙА РТЙ ЧПЪДЕКУФЧЙЙ ЧОЕЫОЙИ УЙМ. пОЙ ЪБЧЙУСФ ПФ ТПДБ НБФЕТЙБМБ, ЕЗП ПВТБВПФЛЙ, ЧОХФТЕООЕЗП УФТПЕОЙС, ЖПТНЩ ЙЪДЕМЙС Й ТСДБ ДТХЗЙИ ЖБЛФПТПЧ. йИ ПРТЕДЕМСАФ РХФЕН ЙУРЩФБОЙС ПВТБЪГПЧ.
йЪ НЕИБОЙЮЕУЛЙИ ЙУРЩФБОЙК ОБЙВПМШЫЕЕ ТБУРТПУФТБОЕОЙЕ РПМХЮЙМЙ УМЕДХАЭЙЕ ЧЙДЩ: ОБ ТБУФСЦЕОЙЕ, ОБ ХДБТОЩК ЙЪЗЙВ Й ХДБТОХА ЧСЪЛПУФШ, ОБ ЧЩОПУМЙЧПУФШ, ОБ ФЧЕТДПУФШ, ОБ ЦБТПРТПЮОПУФШ.
еУМЙ Л ДЕФБМЙ РТЙМПЦЕОЩ УТБЧОЙФЕМШОП ОЕВПМШЫЙЕ УЙМЩ, РПД ДЕКУФЧЙЕН ЛПФПТЩИ БФПНЩ Ч ЛТЙУФБММЙЮЕУЛПК ТЕЫЕФЛЕ УНЕЭБАФУС ОБ ТБУУФПСОЙС НЕОШЫЕ НЕЦБФПНОЩИ, ФП РПУМЕ РТЕЛТБЭЕОЙС ДЕКУФЧЙС ЧОЕЫОЕК УЙМЩ ДЕФБМШ РТЙОЙНБЕФ УЧПА РЕТЧПОБЮБМШОХА ЖПТНХ, ФП ЕУФШ БФПНЩ ЧПЪЧТБЭБАФУС Ч ХУФПКЮЙЧПЕ РПМПЦЕОЙЕ, Й ДЕЖПТНБГЙС ЙУЮЕЪБЕФ. уЧПКУФЧП НБФЕТЙБМПЧ РТЙОЙНБФШ РЕТЧПОБЮБМШОХА ЖПТНХ РПУМЕ РТЕЛТБЭЕОЙС ДЕКУФЧЙС ЧОЕЫОЙИ УЙМ ОБЪЩЧБЕФУС ХРТХЗПУФША, Б ДЕЖПТНБГЙС, ЙУЮЕЪБАЭБС РПУМЕ УОСФЙС ОБЗТХЪЛЙ, РПМХЮЙМБ ОБЪЧБОЙЕ ХРТХЗПК.
еУМЙ Л ЪБЗПФПЧЛЕ РТЙМПЦЕОЩ ВПМШЫЙЕ ХУЙМЙС, РПД ДЕКУФЧЙЕН ЛПФПТЩИ БФПНЩ Ч ЛТЙУФБММЙЮЕУЛПК ТЕЫЕФЛЕ УНЕУФСФУС ОБ ТБУУФПСОЙС ВПМШЫЕ НЕЦБФПНОЩИ, ФПЗДБ ПОЙ ЪБОЙНБАФ ОПЧПЕ ХУФПКЮЙЧПЕ РПМПЦЕОЙЕ, УППФЧЕФУФЧХАЭЕЕ РПМПЦЕОЙА БФПНПЧ УПУЕДОЕЗП ТСДБ. рПУМЕ РТЕЛТБЭЕОЙС ДЕКУФЧЙС РТЙМПЦЕООПК УЙМЩ ДЕЖПТНБГЙС ОЕ ЙУЮЕЪБЕФ, Й ЪБЗПФПЧЛБ ПУФБЕФУС ДЕЖПТНЙТПЧБООПК. фБЛБС ДЕЖПТНБГЙС ОБЪЩЧБЕФУС РМБУФЙЮЕУЛПК.
пГЕОЛБ ЛБЮЕУФЧБ НЕФБММБ РТЙ ЙУУМЕДПЧБОЙЙ ЕЗП ОБ РМБУФЙЮОПУФШ РТПЙЪЧПДЙФУС РП УПУФПСОЙА РПЧЕТИОПУФЙ, РПУМЕ РТПЧЕДЕОЙС ФЕИ ЙМЙ ЙОЩИ ЙУРЩФБОЙК. йУРЩФБОЙС ВЩЧБАФ: УФБФЙЮЕУЛЙЕ, ГЙЛМЙЮЕУЛЙЕ, ДЙОБНЙЮЕУЛЙЕ.
3.2.1 уФБФЙЮЕУЛЙЕ ЙУРЩФБОЙС
пУОПЧОЩНЙ ОБЗТХЪЛБНЙ РТЙ ЙУРЩФБОЙСИ СЧМСАФУС НЕДМЕООП ЙЪНЕОСАЭЙЕУС, ЙМЙ УФБФЙЮЕУЛЙЕ ОБЗТХЪЛЙ. уЛПТПУФШ ЙЪНЕОЕОЙС ЬФЙИ ОБЗТХЪПЛ ЧП ЧТЕНЕОЙ ОБУФПМШЛП НБМБ, ЮФП ЛЙОЕФЙЮЕУЛБС ЬОЕТЗЙС, ЛПФПТХА РПМХЮБАФ РЕТЕНЕЭБАЭЙЕУС ЮБУФЙГЩ ДЕЖПТНЙТХЕНПЗП ФЕМБ, УПУФБЧМСЕФ ОЙЮФПЦОП НБМХА ДПМА ПФ ТБВПФЩ ЧОЕЫОЙИ УЙМ. йОБЮЕ ЗПЧПТС, ТБВПФБ ЧОЕЫОЙИ УЙМ РТЕПВТБЪХЕФУС ФПМШЛП Ч ХРТХЗХА РПФЕОГЙБМШОХА ЬОЕТЗЙА, Б ФБЛЦЕ Ч ОЕПВТБФЙНХА ФЕРМПЧХА ЬОЕТЗЙА, УЧСЪБООХА У РМБУФЙЮЕУЛЙНЙ ДЕЖПТНБГЙСНЙ ФЕМБ.
рПУФТПЕОЙЕ ДЙБЗТБННЩ ТБУФСЦЕОЙС-УЦБФЙС СЧМСЕФУС ПУОПЧОПК ЪБДБЮЕК ЙУРЩФБОЙК ОБ ТБУФСЦЕОЙЕ-УЦБФЙЕ. дМС ЬФЙИ ЙУРЩФБОЙК ЙУРПМШЪХАФУС ГЙМЙОДТЙЮЕУЛЙЕ ПВТБЪГЩ; РПМХЮЕООЩЕ ДЙБЗТБННЩ СЧМСАФУС ЪБЧЙУЙНПУФША НЕЦДХ УЙМПК, ДЕКУФЧХАЭЕК ОБ ПВТБЪЕГ, Й ЕЗП ХДМЙОЕОЙЕН. оБ ТЙУХОЛЕ 28 РПЛБЪБОБ ФЙРЙЮОБС ДМС ХЗМЕТПДЙУФПК УФБМЙ ДЙБЗТБННБ ЙУРЩФБОЙС ПВТБЪГБ Ч ЛППТДЙОБФБИ P, ∆l. лТЙЧБС ХУМПЧОП НПЦЕФ ВЩФШ ТБЪДЕМЕОБ ОБ ЮЕФЩТЕ ЪПОЩ.
ъПОБ пб ОПУЙФ ОБЪЧБОЙЕ ЪПОЩ ХРТХЗПУФЙ. ъДЕУШ НБФЕТЙБМ РПДЮЙОСЕФУС ЪБЛПОХ зХЛБ Й 
. хДМЙОЕОЙС ∆l ОБ ХЮБУФЛЕ пб ПЮЕОШ НБМЩ, Й РТСНБС пб, ВХДХЮЙ ЧЩЮЕТЮЕООПК Ч НБУЫФБВЕ, УПЧРБДБМБ ВЩ Ч РТЕДЕМБИ ЫЙТЙОЩ МЙОЙЙ У ПУША ПТДЙОБФ. чЕМЙЮЙОБ УЙМЩ, ДМС ЛПФПТПК ПУФБЕФУС УРТБЧЕДМЙЧЩН ЪБЛПО зХЛБ, ЪБЧЙУЙФ ПФ ТБЪНЕТПЧ ПВТБЪГБ Й ЖЙЪЙЮЕУЛЙИ УЧПКУФЧ НБФЕТЙБМБ.
рП НЕТЕ ТБУФСЦЕОЙС ПВТБЪГБ ХФПОЕОЙЕ ЫЕКЛЙ РТПЗТЕУУЙТХЕФ. лПЗДБ ПФОПУЙФЕМШОПЕ ХНЕОШЫЕОЙЕ РМПЭБДЙ УЕЮЕОЙС УТБЧОСЕФУС У ПФОПУЙФЕМШОЩН ЧПЪТБУФБОЙЕН ОБРТСЦЕОЙС, УЙМБ т ДПУФЙЗОЕФ НБЛУЙНХНБ (ФПЮЛБ у). ч ДБМШОЕКЫЕН ХДМЙОЕОЙЕ ПВТБЪГБ РТПЙУИПДЙФ У ХНЕОШЫЕОЙЕН УЙМЩ, ИПФС УТЕДОЕЕ ОБРТСЦЕОЙЕ Ч РПРЕТЕЮОПН УЕЮЕОЙЙ ЫЕКЛЙ Й ЧПЪТБУФБЕФ. хДМЙОЕОЙЕ ПВТБЪГБ ОПУЙФ Ч ЬФПН УМХЮБЕ НЕУФОЩК ИБТБЛФЕТ, Й РПЬФПНХ ХЮБУФПЛ ЛТЙЧПК CD ОБЪЩЧБЕФУС ЪПОПК НЕУФОПК ФЕЛХЮЕУФЙ. фПЮЛБ D УППФЧЕФУФЧХЕФ ТБЪТХЫЕОЙА ПВТБЪГБ. х НОПЗЙИ НБФЕТЙБМПЧ ТБЪТХЫЕОЙЕ РТПЙУИПДЙФ ВЕЪ ЪБНЕФОПЗП ПВТБЪПЧБОЙС ЫЕКЛЙ.
уППФЧЕФУФЧЕООП ε = εХРТ + εПУФ
еУМЙ ПВТБЪЕГ ВЩМ ОБЗТХЦЕО Ч РТЕДЕМБИ ХЮБУФЛБ пб Й ЪБФЕН ТБЪЗТХЦЕО, ФП ХДМЙОЕОЙЕ ВХДЕФ ЮЙУФП ХРТХЗЙН, Й ∆lПУФ = 0.
3.2.1.1 чМЙСОЙЕ РМБУФЙЮЕУЛПК ДЕЖПТНБГЙЙ ОБ УЧПКУФЧБ НЕФБММПЧ
йУРЩФЩЧБС РЕТЧЩК ПВТБЪЕГ, НЩ РПМХЮЙН ДЙБЗТБННХ ТБУФСЦЕОЙС OABCD, РПЛБЪБООХА ОБ ТЙУХОЛЕ 30 Б.
рТЙ ЙУРЩФБОЙЙ ЧФПТПЗП ПВТБЪГБ ПФУЮЕФ ХДМЙОЕОЙС ВХДЕФ РТПЙЪЧПДЙФШУС ПФ ОЕОБЗТХЦЕООПЗП УПУФПСОЙС, Й ПУФБФПЮОПЕ ХДМЙОЕОЙЕ OL ХЮФЕОП ОЕ ВХДЕФ. ч ТЕЪХМШФБФЕ РПМХЮЙН ХЛПТПЮЕООХА ДЙБЗТБННХ LKCD (ТЙУХОПЛ 30 В). пФТЕЪПЛ нл УППФЧЕФУФЧХЕФ УЙМЕ РТЕДЧБТЙФЕМШОПЗП ОБЗТХЦЕОЙС. фБЛЙН ПВТБЪПН, ЧЙД ДЙБЗТБННЩ ДМС ПДОПЗП Й ФПЗП ЦЕ НБФЕТЙБМБ ЪБЧЙУЙФ ПФ УФЕРЕОЙ ОБЮБМШОПЗП ОБЗТХЦЕОЙС (ЧЩФСЦЛЙ), Б УБНП ОБЗТХЦЕОЙЕ ЧЩУФХРБЕФ ФЕРЕТШ ХЦЕ Ч ТПМЙ ОЕЛПФПТПК РТЕДЧБТЙФЕМШОПК ФЕИОПМПЗЙЮЕУЛПК ПРЕТБГЙЙ. чЕУШНБ УХЭЕУФЧЕООЩН СЧМСЕФУС ФП, ЮФП ПФТЕЪПЛ LK (ТЙУХОПЛ 30 В) ПЛБЪЩЧБЕФУС ВПМШЫЕ ПФТЕЪЛБ пб. уМЕДПЧБФЕМШОП, Ч ТЕЪХМШФБФЕ РТЕДЧБТЙФЕМШОПК ЧЩФСЦЛЙ НБФЕТЙБМ РТЙПВТЕФБЕФ УРПУПВОПУФШ ЧПУРТЙОЙНБФШ ВЕЪ ПУФБФПЮОЩИ ДЕЖПТНБГЙК ВПМШЫЙЕ ОБЗТХЪЛЙ.
сЧМЕОЙЕ РПЧЩЫЕОЙС ХРТХЗЙИ УЧПКУФЧ НБФЕТЙБМБ Ч ТЕЪХМШФБФЕ РТЕДЧБТЙФЕМШОПЗП РМБУФЙЮЕУЛПЗП ДЕЖПТНЙТПЧБОЙС ОПУЙФ ОБЪЧБОЙЕ ОБЛМЕРБ, ЙМЙ ХРТПЮОЕОЙС (ОБЗБТФПЧЛЙ), Й ЫЙТПЛП ЙУРПМШЪХЕФУС Ч ФЕИОЙЛЕ.
оБРТЙНЕТ, ДМС РТЙДБОЙС ХРТХЗЙИ УЧПКУФЧ МЙУФПЧПК НЕДЙ ЙМЙ МБФХОЙ, ЕЕ Ч ИПМПДОПН УПУФПСОЙЙ РТПЛБФЩЧБАФ ОБ ЧБМЛБИ. гЕРЙ, ФТПУЩ, ТЕНОЙ ЮБУФП РПДЧЕТЗБАФ РТЕДЧБТЙФЕМШОПК ЧЩФСЦЛЕ УЙМБНЙ, РТЕЧЩЫБАЭЙНЙ ТБВПЮЙЕ, ЮФПВЩ ЙЪВЕЦБФШ ПУФБФПЮОЩИ ХДМЙОЕОЙК Ч ДБМШОЕКЫЕН. ч ОЕЛПФПТЩИ УМХЮБСИ СЧМЕОЙЕ ОБЛМЕРБ ПЛБЪЩЧБЕФУС ОЕЦЕМБФЕМШОЩН. ч ЬФПН УМХЮБЕ ДМС ФПЗП, ЮФПВЩ ЙЪВЕЦБФШ ТБЪТЩЧ МЙУФБ, ЧЩФСЦЛХ РТПЙЪЧПДСФ Ч ОЕУЛПМШЛП УФХРЕОЕК. пЮЕТЕДОХА ЧЩФСЦЛХ ДЕФБМЙ РТПЧПДСФ РПУМЕ ПФЦЙЗБ, Ч ТЕЪХМШФБФЕ ЛПФПТПЗП ОБЛМЕР УОЙНБЕФУС.
3.2.2 пУОПЧОЩЕ НЕИБОЙЮЕУЛЙЕ ИБТБЛФЕТЙУФЙЛЙ НБФЕТЙБМБ
дМС ФПЗП ЮФПВЩ ПГЕОЙФШ УЧПКУФЧБ ОЕ ПВТБЪГБ, Б НБФЕТЙБМБ, УФТПЙФУС ДЙБЗТБННБ ТБУФСЦЕОЙС P = f (∆l) Ч ЛППТДЙОБФБИ σ Й ε. фБЛ ЛБЛ ЬФЙ ЧЕМЙЮЙОЩ РПУФПСООЩ, ФП ДЙБЗТБННБ σ = f (ε) ЙНЕЕФ ФПФ ЦЕ ЧЙД, ЮФП Й ДЙБЗТБННБ ТБУФСЦЕОЙС, ОП ВХДЕФ ИБТБЛФЕТЙЪПЧБФШ ХЦЕ УЧПКУФЧБ НБФЕТЙБМБ.
оБЙВПМШЫЕЕ ОБРТСЦЕОЙЕ, ДП ЛПФПТПЗП НБФЕТЙБМ УМЕДХЕФ ЪБЛПОХ зХЛБ, ОБЪЩЧБЕФУС РТЕДЕМПН РТПРПТГЙПОБМШОПУФЙ (σn).
чЕМЙЮЙОБ РТЕДЕМБ РТПРПТГЙПОБМШОПУФЙ ЪБЧЙУЙФ ПФ ФПК УФЕРЕОЙ ФПЮОПУФЙ, У ЛПФПТПК ОБЮБМШОЩК ХЮБУФПЛ ДЙБЗТБННЩ НПЦОП ТБУУНБФТЙЧБФШ ЛБЛ РТСНХА. уФЕРЕОШ ПФЛМПОЕОЙС ЛТЙЧПК σ = f (ε) ПФ РТСНПК σ = еε ПРТЕДЕМСАФ РП ЧЕМЙЮЙОЕ ХЗМБ, ЛПФПТЩК УПУФБЧМСЕФ ЛБУБФЕМШОБС Л ДЙБЗТБННЕ У ПУША σ. ч РТЕДЕМБИ ЪБЛПОБ зХЛБ ФБОЗЕОУ ЬФПЗП ХЗМБ ПРТЕДЕМСЕФУС ЧЕМЙЮЙОПК 1/E. пВЩЮОП УЮЙФБАФ, ЮФП ЕУМЙ ЧЕМЙЮЙОБ dε/dσ ПЛБЪБМБУШ ОБ 50 % ВПМШЫЕ ЮЕН 1/е, ФП РТЕДЕМ РТПРПТГЙПОБМШОПУФЙ ДПУФЙЗОХФ.
рТЕДЕМ ФЕЛХЮЕУФЙ МЕЗЛП РПДДБЕФУС ПРТЕДЕМЕОЙА Й СЧМСЕФУС ПДОПК ЙЪ ПУОПЧОЩИ НЕИБОЙЮЕУЛЙИ ИБТБЛФЕТЙУФЙЛ НБФЕТЙБМБ.
хДМЙОЕОЙЕ РТЙ ТБЪТЩЧЕ РТЕДУФБЧМСЕФ УПВПК ЧЕМЙЮЙОХ УТЕДОЕК ПУФБФПЮОПК ДЕЖПТНБГЙЙ, ЛПФПТБС ПВТБЪХЕФУС Л НПНЕОФХ ТБЪТЩЧБ ОБ ПРТЕДЕМЕООПК УФБОДБТФОПК ДМЙОЕ ПВТБЪГБ. хДМЙОЕОЙЕ РТЙ ТБЪТЩЧЕ ВХДЕФ УМЕДХАЭЙН:
дЙБЗТБННБ ТБУФСЦЕОЙС, РПУФТПЕООБС У ХЮЕФПН ХНЕОШЫЕОЙС РМПЭБДЙ F Й НЕУФОПЗП ХЧЕМЙЮЕОЙС ДЕЖПТНБГЙЙ, ОБЪЩЧБЕФУС ЙУФЙООПК ДЙБЗТБННПК ТБУФСЦЕОЙС (ЛТЙЧБС OC’D’ ОБ ТЙУХОЛЕ 31).
3.2.2.1 рМБУФЙЮОПУФШ Й ИТХРЛПУФШ
рМБУФЙЮОЩЕ Й ИТХРЛЙЕ НБФЕТЙБМЩ ЧЕДХФ УЕВС РП-ТБЪОПНХ Й РТЙ ЙУРЩФБОЙЙ ОБ УЦБФЙЕ.
уПРПУФБЧМЕОЙЕ РТЕДЕМБ РТПЮОПУФЙ ИТХРЛЙИ НБФЕТЙБМПЧ РТЙ ТБУФСЦЕОЙЙ σЧТ У РТЕДЕМПН РТПЮОПУФЙ РТЙ УЦБФЙЙ σЧТ РПЛБЪЩЧБЕФ, ЮФП ЬФЙ НБФЕТЙБМЩ ПВМБДБАФ, ЛБЛ РТБЧЙМП, ВПМЕЕ ЧЩУПЛЙНЙ РТПЮОПУФОЩНЙ РПЛБЪБФЕМСНЙ РТЙ УЦБФЙЙ, ОЕЦЕМЙ РТЙ ТБУФСЦЕОЙЙ Й ИБТБЛФЕТЙЪХАФУС ПФОПЫЕОЙЕН
рТЕДЕМ РТПЮОПУФЙ ИТХРЛПЗП НБФЕТЙБМБ РТЙ УЦБФЙЙ ПРТЕДЕМСЕФУС ФБЛ ЦЕ, ЛБЛ Й РТЙ ТБУФСЦЕОЙЙ. тБЪТХЫЕОЙЕ ПВТБЪГБ РТПЙУИПДЙФ У ПВТБЪПЧБОЙЕН ФТЕЭЙО РП ОБЛМПООЩН ЙМЙ РТПДПМШОЩН РМПУЛПУФСН
чЕМЙЮЙОБ ПФОПЫЕОЙС k ДМС ЮХЗХОБ ЛПМЕВМЕФУС Ч РТЕДЕМБИ ПФ 0,2 ДП 0,4.
дМС ЛЕТБНЙЮЕУЛЙИ НБФЕТЙБМПЧ k = ПФ 0,1 ДП 0,2.
дМС РМБУФЙЮОЩИ НБФЕТЙБМПЧ УПРПУФБЧМЕОЙЕ РТПЮОПУФОЩИ ИБТБЛФЕТЙУФЙЛ ОБ ТБУФСЦЕОЙЕ Й УЦБФЙЕ ЧЕДЕФУС РП РТЕДЕМХ ФЕЛХЮЕУФЙ (σФТ Й σФУ). рТЙОСФП УЮЙФБФШ, ЮФП σФТ ≈ σФУ.
йУРЩФБОЙЕ ПВТБЪГПЧ ОБ ТБУФСЦЕОЙЕ Й УЦБФЙЕ ДБЕФ ПВЯЕЛФЙЧОХА ПГЕОЛХ УЧПКУФЧ НБФЕТЙБМБ. ч РТПЙЪЧПДУФЧЕ, ПДОБЛП, ДМС ПРЕТБФЙЧОПЗП ЛПОФТПМС ОБД ЛБЮЕУФЧПН ЙЪЗПФПЧМСЕНЩИ ДЕФБМЕК ЬФПФ НЕФПД ЙУРЩФБОЙС РТЕДУФБЧМСЕФ Ч ТСДЕ УМХЮБЕЧ ЪОБЮЙФЕМШОЩЕ ОЕХДПВУФЧБ. оБРТЙНЕТ, РТЙ РПНПЭЙ ЙУРЩФБОЙС ОБ ТБУФСЦЕОЙЕ Й УЦБФЙЕ ФТХДОП ЛПОФТПМЙТПЧБФШ РТБЧЙМШОПУФШ ФЕТНППВТБВПФЛЙ ЗПФПЧЩИ ЙЪДЕМЙК. рПЬФПНХ ОБ РТБЛФЙЛЕ ВПМШЫЕК ЮБУФША РТЙВЕЗБАФ Л УТБЧОЙФЕМШОПК ПГЕОЛЕ УЧПКУФЧ НБФЕТЙБМБ РТЙ РПНПЭЙ РТПВЩ ОБ ФЧЕТДПУФШ.
3.2.2.2 фЧЕТДПУФШ
рПД ФЧЕТДПУФША РПОЙНБЕФУС УРПУПВОПУФШ НБФЕТЙБМБ РТПФЙЧПДЕКУФЧПЧБФШ НЕИБОЙЮЕУЛПНХ РТПОЙЛОПЧЕОЙА Ч ОЕЗП РПУФПТПООЙИ ФЕМ. рПОСФОП, ЮФП ФБЛПЕ ПРТЕДЕМЕОЙЕ ФЧЕТДПУФЙ РПЧФПТСЕФ, РП УХЭЕУФЧХ, ПРТЕДЕМЕОЙЕ УЧПКУФЧ РТПЮОПУФЙ. ч НБФЕТЙБМЕ РТЙ ЧДБЧМЙЧБОЙЙ Ч ОЕЗП ПУФТПЗП РТЕДНЕФБ ЧПЪОЙЛБАФ НЕУФОЩЕ РМБУФЙЮЕУЛЙЕ ДЕЖПТНБГЙЙ, УПРТПЧПЦДБАЭЙЕУС РТЙ ДБМШОЕКЫЕН ХЧЕМЙЮЕОЙЙ УЙМ НЕУФОЩН ТБЪТХЫЕОЙЕН. рПЬФПНХ РПЛБЪБФЕМШ ФЧЕТДПУФЙ УЧСЪБО У РПЛБЪБФЕМСНЙ РТПЮОПУФЙ Й РМБУФЙЮОПУФЙ Й ЪБЧЙУЙФ ПФ ЛПОЛТЕФОЩИ ХУМПЧЙК ЧЕДЕОЙС, ЙУРЩФБОЙС.
3.2.2.2.1 йУРЩФБОЙЕ НЕФБММПЧ ОБ ФЧЕТДПУФШ
фЧЕТДПУФШ ИБТБЛФЕТЙЪХЕФ УЧПКУФЧБ РПЧЕТИОПУФОПЗП УМПС НБФЕТЙБМБ ПЛБЪЩЧБФШ УПРТПФЙЧМЕОЙЕ ХРТХЗПК Й РМБУФЙЮЕУЛПК ДЕЖПТНБГЙЙ РТЙ НЕУФОЩИ ЛПОФБЛФОЩИ ЧПЪДЕКУФЧЙСИ УП УФПТПОЩ ДТХЗПЗП, ВПМЕЕ ФЧЕТДПЗП Й ОЕ РПМХЮБАЭЕЗП ПУФБФПЮОПК ДЕЖПТНБГЙЙ ФЕМБ ХУФБОПЧМЕООЩИ ЖПТНЩ Й ТБЪНЕТПЧ.
фЧЕТДПУФШ УЧСЪБОБ ПРТЕДЕМЕООЩН УППФОПЫЕОЙЕН У РТЕДЕМПН РТПЮОПУФЙ РТЙ ТБУФСЦЕОЙЙ, ОЙЪЛПУФПКЛПУФША, ТЕЦХЭЙНЙ УЧПКУФЧБНЙ.
йУРЩФБОЙЕ ОБ ФЧЕТДПУФШ НПЦЕФ РТПЙЪЧПДЙФШУС ОБ ДЕФБМЙ ВЕЪ ТБЪТХЫЕОЙС ГЕМПУФОПУФЙ НЕФБММБ Й ЕЗП ЙУРПМШЪХАФ ЛБЛ НЕФПД ЛПОФТПМС ЛБЮЕУФЧБ НЕФБММБ Ч ЗПФПЧЩИ ЙЪДЕМЙСИ.
уХЭОПУФШ НЕФПДБ ЙЪНЕТЕОЙС ФЧЕТДПУФЙ РП вТЙОЕММА (оч) ЪБЛМАЮБЕФУС ЧП ЧДБЧМЙЧБОЙЙ УФБМШОПЗП ЫБТЙЛБ ДЙБНЕФТПН D Ч ПВТБЪЕГ РПД ДЕКУФЧЙЕН ОБЗТХЪЛЙ F(P), (о) Й ЙЪНЕТЕОЙЕ ДЙБНЕФТБ ПВТБЪХАЭЕЗПУС ПФРЕЮБФЛБ d НН РПУМЕ УОСФЙС ЙУРЩФБФЕМШОПК ОБЗТХЪЛЙ. юЙУМП ФЧЕТДПУФЙ ПРТЕДЕМСЕФУС ЛБЛ ПФОПЫЕОЙЕ ОБЗТХЪЛЙ т(но) Л S ЫБТПЧПК РПЧЕТИОПУФЙ ПФРЕЮБФЛБ F. еУМЙ РПЧЕТИОПУФШ ПФРЕЮБФЛБ ЧЩТБЪЙФШ ЮЕТЕЪ ДЙБНЕФТ ЫБТЙЛБ Й ДЙБНЕФТ ПФРЕЮБФЛБ РП ЖПТНХМЕ:
нЕФПД ЙУРПМШЪХЕФУС ДМС ПРТЕДЕМЕОЙС ФЧЕТДПУФЙ ДЕФБМЕК НБМПК ФПМЭЙОЩ.
рТЙВПТЩ ДМС ЙУРЩФБОЙС НЕФБММБ ОБ ФЧЕТДПУФШ.
фы-2 РТЕДОБЪОБЮЕО ДМС ЙУРЩФБОЙК НЕФБММПЧ, У ФЧЕТДПУФША ОЕ ЧЩЫЕ 4410 нрБ РП вТЙОЕММА.
фр- РТЙВПТ РТЕДОБЪОБЮЕО ДМС ПРТЕДЕМЕОЙС ФЧЕТДПУФЙ НСЗЛЙИ НЕФБММПЧ РП НЕФПДХ вТЙОЕММА Й ФЧЕТДПУФЙ НЕФБММПЧ РП НЕФПДХ чЙЛЛЕТУХ.
фл-2 РТЕДОБЪОБЮЕО ДМС ПРТЕДЕМЕОЙС ФЧЕТДПУФЙ НЕФБММБ РП НЕФПДХ тПЛЧЕММБ. рТЙВПТ РПЪЧПМСЕФ ПРТЕДЕМСФШ ФЧЕТДПУФШ НСЗЛЙИ НБФЕТЙБМПЧ, ФЧЕТДЩИ НБФЕТЙБМПЧ, Б ФБЛЦЕ ЙЪДЕМЙК ФЕТНЙЮЕУЛЙ Й ИЙНЙЛП-ФЕТНЙЮЕУЛЙ ПВТБВПФБООЩИ. зМХВЙОБ ЧДБЧМЙЧБОЙС ЛПОХУБ ЙЪНЕТСЕФУС ЙОДЙЛБФПТПН.
3.2.3 йУРЩФБОЙЕ ОБ РПМЪХЮЕУФШ
йУРЩФБОЙЕ ОБ РПМЪХЮЕУФШ ФБЛЦЕ ПФОПУЙФУС Л УФБФЙЮЕУЛЙН ЙУРЩФБОЙСН. йУРЩФБОЙС РТПЧПДСФ Ч РЕЮЙ, ОБЗТХЦБС ПВТБЪГЩ, Й УФТПСФ ЗТБЖЙЛ «ХДМЙОЕОЙЕ-ЧТЕНС». рП РПМХЮЕООЩН ДБООЩН ПРТЕДЕМСАФ РТЕДЕМ РПМЪХЮЕУФЙ.
рТЕДЕМПН РПМЪХЮЕУФЙ ОБЪЩЧБЕФУС ОБРТСЦЕОЙЕ, РТЙ ЛПФПТПН РМБУФЙЮЕУЛБС ДЕЖПТНБГЙС ЪБ ЪБДБООЩК РТПНЕЦХФПЛ ЧТЕНЕОЙ ДПУФЙЗБЕФ ЪБДБООПК ЧЕМЙЮЙОЩ.
лБЛ ЧЙДЙН, ДМС ПРТЕДЕМЕОЙС РТЕДЕМБ РПМЪХЮЕУФЙ ОЕПВИПДЙНП ЪБДБФШ ЙОФЕТЧБМ ЧТЕНЕОЙ (ЛПФПТЩК ПРТЕДЕМСЕФУС УТПЛПН УМХЦВЩ ДЕФБМЙ) Й ЙОФЕТЧБМ ДПРХУФЙНЩИ ДЕЖПТНБГЙК (ЛПФПТЩК ПРТЕДЕМСЕФУС ХУМПЧЙСНЙ ЬЛУРМХБФБГЙЙ ДЕФБМЙ). рТЕДЕМ ДМЙФЕМШОПК РТПЮОПУФЙ Й РТЕДЕМ РПМЪХЮЕУФЙ УЙМШОП ЪБЧЙУСФ ПФ ФЕНРЕТБФХТЩ. у ХЧЕМЙЮЕОЙЕН ФЕНРЕТБФХТЩ ПОЙ ХНЕОШЫБАФУС.
3.2.4 йУРЩФБОЙС ОБ ХУФБМПУФШ
хУФБМПУФОЩН ТБЪТХЫЕОЙЕН ОБЪЩЧБАФ СЧМЕОЙЕ ТБЪТХЫЕОЙС НЕФБММПЧ РПД ДЕКУФЧЙЕН РПЧФПТОЩИ ЙМЙ ЪОБЛПРЕТЕНЕООЩИ ОБРТСЦЕОЙК, РТЙЮЕН ХУФБМПУФОПЕ ТБЪТХЫЕОЙЕ НПЦЕФ ОБУФХРЙФШ РТЙ ЪОБЮЕОЙЙ ОБРТСЦЕОЙС НЕОШЫЕ РТЕДЕМБ РТПЮОПУФЙ Й ДБЦЕ ФЕЛХЮЕУФЙ. уПРТПФЙЧМЕОЙЕ ХУФБМПУФЙ ОБЪЩЧБАФ ЧЩОПУМЙЧПУФША. хУФБМПУФШ ОБУФХРБЕФ РТЙ РТЕЧЩЫЕОЙЙ РТЕДЕМБ ЧЩОПУМЙЧПУФЙ.
уТЕДЙ ТБЪМЙЮОЩИ ФЙРПЧ УФБФЙЮЕУЛЙИ ОБЗТХЪПЛ ПУПВПЕ НЕУФП ЪБОЙНБАФ РЕТЙПДЙЮЕУЛЙ ЙЪНЕОСАЭЙЕУС, ЙМЙ ГЙЛМЙЮЕУЛЙЕ, ОБЗТХЪЛЙ. чПРТПУЩ РТПЮОПУФЙ НБФЕТЙБМПЧ Ч ХУМПЧЙСИ ФБЛЙИ ОБЗТХЪПЛ УЧСЪЩЧБАФУС У РПОСФЙСНЙ ЧЩОПУМЙЧПУФЙ ЙМЙ ХУФБМПУФЙ НБФЕТЙБМБ.
3.2.5 дЙОБНЙЮЕУЛЙЕ ЙУРЩФБОЙС
л ПГЕОЛЕ ДЙОБНЙЮЕУЛЙИ ОБЗТХЪПЛ УХЭЕУФЧХАФ ДЧБ РПДИПДБ. у ПДОПК УФПТПОЩ, ОБЗТХЪЛБ УЮЙФБЕФУС ВЩУФТП ЙЪНЕОСАЭЕКУС, ЕУМЙ ПОБ ЧЩЪЩЧБЕФ ЪБНЕФОЩЕ УЛПТПУФЙ ЮБУФЙГ ДЕЖПТНЙТХЕНПЗП ФЕМБ, РТЙЮЕН ОБУФПМШЛП ВПМШЫЙЕ, ЮФП УХННБТОБС ЛЙОЕФЙЮЕУЛБС ЬОЕТЗЙС ДЧЙЦХЭЙИУС НБУУ УПУФБЧМСЕФ ХЦЕ ЪОБЮЙФЕМШОХА ДПМА ПФ ПВЭЕК ТБВПФЩ ЧОЕЫОЙИ УЙМ. у ДТХЗПК УФПТПОЩ, УЛПТПУФШ ЙЪНЕОЕОЙС ОБЗТХЪЛЙ НПЦЕФ ВЩФШ УЧСЪБОБ УП УЛПТПУФША РТПФЕЛБОЙС РМБУФЙЮЕУЛЙИ ДЕЖПТНБГЙК. оБЗТХЪЛБ НПЦЕФ ТБУУНБФТЙЧБФШУС, ЛБЛ ВЩУФТП ЙЪНЕОСАЭБСУС, ЕУМЙ ЪБ ЧТЕНС ОБЗТХЦЕОЙС ФЕМБ РМБУФЙЮЕУЛЙЕ ДЕЖПТНБГЙЙ ОЕ ХУРЕЧБАФ ПВТБЪПЧБФШУС РПМОПУФША. ьФП ЪБНЕФОП УЛБЪЩЧБЕФУС ОБ ИБТБЛФЕТЕ ОБВМАДБЕНЩИ ЪБЧЙУЙНПУФЕК НЕЦДХ ДЕЖПТНБГЙСНЙ Й ОБРТСЦЕОЙСНЙ.
чЕУШНБ ВЩУФТП ЙЪНЕОСАЭЙЕУС ОБЗТХЪЛЙ ЧПЪОЙЛБАФ РТЙ ХДБТЕ ФЕМ, ДЧЙЦХЭЙИУС УП УЛПТПУФСНЙ Ч ОЕУЛПМШЛП УПФЕО НЕФТПЧ Ч УЕЛХОДХ Й ЧЩЫЕ. у ЬФЙНЙ ОБЗТХЪЛБНЙ РТЙИПДЙФУС ЙНЕФШ ДЕМП РТЙ ЙЪХЮЕОЙЙ ЧПРТПУПЧ ВТПОЕРТПВЙЧБЕНПУФЙ, РТЙ ПГЕОЛЕ ТБЪТХЫБАЭЕЗП ДЕКУФЧЙС ЧЪТЩЧОПК ЧПМОЩ, РТЙ ЙУУМЕДПЧБОЙЙ РТПВЙЧОПК УРПУПВОПУФЙ НЕЦРМБОЕФОПК РЩМЙ, ЧУФТЕЮБАЭЕКУС ОБ РХФЙ ЛПУНЙЮЕУЛПЗП ЛПТБВМС. фБЛ ЛБЛ ЬОЕТЗЙС ДЕЖПТНБГЙЙ НБФЕТЙБМБ Ч ХУМПЧЙСИ ЧЕУШНБ ВПМШЫЙИ УЛПТПУФЕК ОБЗТХЦЕОЙС ПЛБЪЩЧБЕФУС УТБЧОЙФЕМШОП НБМПК, ФП УЧПКУФЧБ НБФЕТЙБМБ ЛБЛ ФЧЕТДПЗП ФЕМБ ЙНЕАФ Ч ДБООПН УМХЮБЕ ЧФПТПУФЕРЕООПЕ ЪОБЮЕОЙЕ. оБ РЕТЧЩК РМБО ЧЩУФХРБАФ ЪБЛПОЩ ДЧЙЦЕОЙС МЕЗЛП ДЕЖПТНЙТХЕНПК (РПЮФЙ ЦЙДЛПК) УТЕДЩ, Й ПУПВХА ТПМШ РТЙПВТЕФБАФ ЧПРТПУЩ ЖЙЪЙЮЕУЛПЗП УПУФПСОЙС Й ЖЙЪЙЮЕУЛЙИ УЧПКУФЧ НБФЕТЙБМБ Ч ОПЧЩИ ХУМПЧЙСИ.
3.2.6 чМЙСОЙЕ ФЕНРЕТБФХТЩ Й ЖБЛФПТБ ЧТЕНЕОЙ ОБ НЕИБОЙЮЕУЛЙЕ ИБТБЛФЕТЙУФЙЛЙ НБФЕТЙБМБ
чУЕ УЛБЪБООПЕ ЧЩЫЕ П УЧПКУФЧБИ НБФЕТЙБМПЧ ПФОПУЙМПУШ Л ЙУРЩФБОЙСН Ч ФБЛ ОБЪЩЧБЕНЩИ ОПТНБМШОЩИ ХУМПЧЙСИ, ОП ДЙБРБЪПО ФЕНРЕТБФХТ, Ч РТЕДЕМБИ ЛПФПТПЗП ТЕБМШОП ТБВПФБАФ ЛПОУФТХЛГЙПООЩЕ НБФЕТЙБМЩ, ЧЩИПДЙФ ДБМЕЛП ЪБ ТБНЛЙ ХЛБЪБООЩИ ОПТНБМШОЩИ ХУМПЧЙК. еУФШ ЛПОУФТХЛГЙЙ, ЗДЕ НБФЕТЙБМ ОБИПДЙФУС РПД ДЕКУФЧЙЕН ЮТЕЪЧЩЮБКОП ЧЩУПЛЙИ ФЕНРЕТБФХТ, ЛБЛ, ОБРТЙНЕТ, Ч УФЕОЛБИ ЛБНЕТ ЧПЪДХЫОП-ТЕБЛФЙЧОЩИ Й ТБЛЕФОЩИ ДЧЙЗБФЕМЕК. йНЕАФУС ЛПОУФТХЛГЙЙ, ЗДЕ ТБВПЮЙЕ ФЕНРЕТБФХТЩ ПЛБЪЩЧБАФУС ОЙЪЛЙНЙ. ьФП-ЬМЕНЕОФЩ ИПМПДЙМШОЩИ ХУФБОПЧПЛ Й ТЕЪЕТЧХБТЩ, УПДЕТЦБЭЙЕ ЦЙДЛЙЕ ЗБЪЩ.
ч ЫЙТПЛЙИ РТЕДЕМБИ ЙЪНЕОСАФУС Й УЛПТПУФЙ ОБЗТХЦЕОЙС, Й ЧТЕНС ДЕКУФЧЙС ЧОЕЫОЙИ УЙМ. уХЭЕУФЧХАФ ОБЗТХЪЛЙ, ПЮЕОШ НЕДМЕООП НЕОСАЭЙЕУС Й ВЩУФТП НЕОСАЭЙЕУС. еУФШ ОБЗТХЪЛЙ, ДЕКУФЧХАЭЙЕ ЗПДБНЙ, Б ЕУФШ ФБЛЙЕ, ЧТЕНС ДЕКУФЧЙС ЛПФПТЩИ ЙУЮЙУМСЕФУС НЙММЙПООЩНЙ ДПМСНЙ УЕЛХОДЩ. рПОСФОП, ЮФП Й ЪБЧЙУЙНПУФЙ ПФ ХЛБЪБООЩИ ПВУФПСФЕМШУФЧ НЕИБОЙЮЕУЛЙЕ УЧПКУФЧБ НБФЕТЙБМПН ВХДХФ РТПСЧМСФШУС РП-ТБЪОПНХ. пВПВЭБАЭЙК БОБМЙЪ УЧПКУФЧ НБФЕТЙБМБ У ХЮЕФПН ФЕНРЕТБФХТЩ Й ЧТЕНЕОЙ ПЛБЪЩЧБЕФУС ПЮЕОШ УМПЦОЩН Й ОЕ ХЛМБДЩЧБЕФУС Й РТПУФЩЕ ЬЛУРЕТЙНЕОФБМШОП РПМХЮЕООЩЕ ЛТЙЧЩЕ, РПДПВОЩЕ ДЙБЗТБННБН ТБУФСЦЕОЙС. жХОЛГЙПОБМШОБС ЪБЧЙУЙНПУФШ НЕЦДХ ЮЕФЩТШНС РБТБНЕФТБНЙ σ, ε, ФЕНРЕТБФХТПК tњ Й ЧТЕНЕОЕН t ОЕ СЧМСЕФУС ПДОПЪОБЮОПК Й УПДЕТЦЙФ Ч УМПЦОПН ЧЙДЕ ДЙЖЖЕТЕОГЙБМШОЩЕ Й ЙОФЕЗТБМШОЩЕ УППФОПЫЕОЙС ЧИПДСЭЙИ Ч ОЕЕ ЧЕМЙЮЙО.
дЕМЕОЙЕ ОБ ЛМБУУЩ РТПЙЪЧПДЙФУС Й ПУОПЧОПН РП ФЙРХ ДЕКУФЧХАЭЙИ ЧОЕЫОЙИ УЙМ. тБЪМЙЮБАФ НЕДМЕООП ЙЪНЕОСАЭЙЕУС, ВЩУФТП Й ПЮЕОШ ВЩУФТП ЙЪНЕОСАЭЙЕУС ОБЗТХЪЛЙ.
еУМЙ ЧЕУФЙ ЙУРЩФБОЙС ОБ ТБУФСЦЕОЙЕ РТЙ ТБЪМЙЮОЩИ ФЕНРЕТБФХТБИ ПВТБЪГБ, ПУФБЧБСУШ Ч РТЕДЕМБИ «ОПТНБМШОЩИ» УЛПТПУФЕК ДЕЖПТНБГЙЙ ФП НПЦОП Ч ПРТЕДЕМЕООПН ЙОФЕТЧБМЕ РПМХЮЙФШ ЪБЧЙУЙНПУФШ НЕИБОЙЮЕУЛЙИ ИБТБЛФЕТЙУФЙЛ ПФ ФЕНРЕТБФХТЩ. ьФБ ЪБЧЙУЙНПУФШ ПВХУМПЧМЕОБ ФЕНРЕТБФХТОЩН ЙЪНЕОЕОЙЕН ЧОХФТЙЛТЙУФБММЙЮЕУЛЙИ Й НЕЦЛТЙУФБММЙЮЕУЛЙИ УЧСЪЕК, Б Ч ОЕЛПФПТЩИ УМХЮБСИ Й УФТХЛФХТОЩНЙ ЙЪНЕОЕОЙСНЙ НБФЕТЙБМБ.
юЕН ЧЩЫЕ ФЕНРЕТБФХТБ, ФЕН ФТХДОЕЕ ПРТЕДЕМЙФШ НЕИБОЙЮЕУЛЙЕ ИБТБЛФЕТЙУФЙЛЙ НБФЕТЙБМБ. йЪНЕОЕОЙЕ ЧП ЧТЕНЕОЙ ДЕЖПТНБГЙК Й ОБРТСЦЕОЙК, ЧПЪОЙЛБАЭЙИ Ч ОБЗТХЦЕООПК ДЕФБМЙ, ОПУЙФ ОБЪЧБОЙЕ РПМЪХЮЕУФЙ. юБУФОЩН РТПСЧМЕОЙЕН РПМЪХЮЕУФЙ СЧМСЕФУС ТПУФ ОЕПВТБФЙНЩИ ДЕЖПТНБГЙК РТЙ РПУФПСООПН ОБРТСЦЕОЙЙ. ьФП СЧМЕОЙЕ ОПУЙФ ОБЪЧБОЙЕ РПУМЕДЕКУФЧЙС. оБЗМСДОПК ЙММАУФТБГЙЕК РПУМЕДЕКУФЧЙС НПЦЕФ УМХЦЙФШ ОБВМАДБЕНПЕ ХЧЕМЙЮЕОЙЕ ТБЪНЕТПЧ ДЙУЛБ Й МПРБФПЛ ЗБЪПЧПК ФХТВЙОЩ, ОБИПДСЭЙИУС РПД ЧПЪДЕКУФЧЙЕН ВПМШЫЙИ ГЕОФТПВЕЦОЩИ УЙМ Й ЧЩУПЛЙИ ФЕНРЕТБФХТ. ьФП ХЧЕМЙЮЕОЙЕ ТБЪНЕТПЧ ОЕПВТБФЙНП Й РТПСЧМСЕФУС ПВЩЮОП РПУМЕ НОПЗЙИ ЮБУПЧ ТБВПФЩ ДЧЙЗБФЕМС.
фБЛЙН ПВТБЪПН, РТЕДЕМ ДМЙФЕМШОПК РТПЮОПУФЙ ЪБЧЙУЙФ ПФ ЪБДБООПЗП РТПНЕЦХФЛБ ЧТЕНЕОЙ ДП НПНЕОФБ ТБЪТХЫЕОЙС. рПУМЕДОЙК ЧЩВЙТБЕФУС ТБЧОЩН УТПЛХ УМХЦВЩ ДЕФБМЙ Й НЕОСЕФУС Ч РТЕДЕМБИ ПФ ДЕУСФЛПЧ ЮБУПЧ ДП УПФЕО ФЩУСЮ ЮБУПЧ. уППФЧЕФУФЧЕООП УФПМШ ЫЙТПЛПНХ ДЙБРБЪПОХ ЙЪНЕОЕОЙС ЧТЕНЕОЙ НЕОСЕФУС Й РТЕДЕМ ДМЙФЕМШОПК РТПЮОПУФЙ. у ХЧЕМЙЮЕОЙЕН ЧТЕНЕОЙ ПО РБДБЕФ.
Механические свойства материалов
Механические свойства характеризуют способность материалов сопротивляться действию внешних сил. К основным механическим свойствам относятся прочность, твердость, ударная вязкость, упругость, пластичность, хрупкость и др.
Прочность — это способность материала сопротивляться разрушающему воздействию внешних сил.
Твердость — это способность материала сопротивляться внедрению в него другого, более твердого тела под действием нагрузки.
Вязкостью называется свойство материала сопротивляться разрушению под действием динамических нагрузок.
Упругость — это свойство материалов восстанавливать свои размеры и форму после прекращения действия нагрузки.
Пластичностью называется способность материалов изменять свои размеры и форму под действием внешних сил, не разрушаясь при этом.
Хрупкость — это свойство материалов разрушаться под действием внешних сил без остаточных деформаций.
При статических испытаниях на растяжение определяют величины, характеризующие прочность, пластичность и упругость материала. Испытания производятся на цилиндрических (или плоских) образцах с определенным соотношением между длиной l0 и диаметром d0. Образец растягивается под действием приложенной силы Р (рис. 1, а) до разрушения. Внешняя нагрузка вызывает в образце напряжение и деформацию. Напряжение σ — это отношение силы Р к площади поперечного сечения F0, МПа:
Деформация характеризует изменение размеров образца под действием нагрузки, %:
где l1 — длина растянутого образца.
Деформация может быть упругой (исчезающей после снятия нагрузки) и пластической (остающейся после снятия нагрузки).
При испытаниях стоится диаграмма растяжения, представляющая собой зависимость напряжения от деформации. На рис. 1 приведена такая диаграмма для низкоуглеродистой стали. После проведения испытаний определяются следующие характеристики механических свойств.
Предел упругости σу — это максимальное напряжение при котором в образце не возникают пластические деформации.
Предел текучести σт — это напряжение, соответствующее площадке текучести на диаграмме растяжения (рис. 1). Если на диаграмме нет площадки текучести (что наблюдается для хрупких материалов), то определяют условный предел текучести σ0,2— напряжение, вызывающее пластическую деформацию, равную 0,2 %. Предел прочности (или временное сопротивление) σв — это напряжение, отвечающее максимальной нагрузке, которую выдерживает образец при испытании.
Относительное удлинение после разрыва δ — отношение приращения длины образца при растяжении к начальной длине l0, %:
где lк — длина образца после разрыва.
Рис. 1. Статические испытания на растяжение: а – схема испытания;
б – диаграмма растяжения
Относительным сужением после разрыва ψ называется уменьшение площади поперечного сечения образца, отнесенное к начальному сечению образца, %:
где Fк — площадь поперечного сечения образца в месте разрыва. Относительное удлинение и относительное сужение характеризуют пластичность материала.
Твердость металлов измеряется путем вдавливания в испытуемый образен твердого наконечника различной формы/
Метод Бринелля основан на вдавливании в поверхность металла стального закаленного шарика под действием определенной нагрузки. После снятия нагрузки в образце остается отпечаток. Число твердости по Бринеллю НВ определяется отношением нагрузки, действующей на шарик, к площади поверхности полученного отпечатка.
Метод Роквелла основан на вдавливании в испытуемый образец закаленного стального шарика диаметром 1,588 мм (шкала В) или алмазного конуса с углом при вершине 120° (шкалы А и С). Вдавливание производится под действием двух нагрузок — предварительной равной 100 Н и окончательной равной 600, 1000. 1500 Н для шкал А, В и С соответственно. Число твердости по Роквеллу HRA, HRB и HRC определяется по разности глубин вдавливания.
В методе Виккерса применяют вдавливание алмазной четырехгранной пирамиды с углом при вершине 136°. Число твердости по Виккерсу HV определяется отношением приложенной нагрузки к площади поверхности отпечатка.
Ударная вязкость определяется работой A, затраченной на разрушение образца, отнесенной к площади его поперечною сечения F; Дж/м2: