JoVE Science Education

Structural Engineering

A subscription to JoVE is required to view this content.

live

Speed

×

MEDIA_ELEMENT_ERROR: Format error

בדיקת השפעה צ'רפיה של פלדות מגולגלות קרות וחמות בתנאי טמפרטורה מגוונים

Overview

מקור: רוברטו ליאון, המחלקה להנדסה אזרחית וסביבתית, וירג'יניה טק, בלקסבורג, VA

אחד הסוגים החתרניים יותר של כשלים שיכולים להתרחש במבנים הם שברים שבירים, אשר בעיקר בשל חומרים באיכות ירודה או בחירת חומר לקוי. שברים שבירים נוטים להתרחש פתאום וללא חוסר נטיות חומרית רבה; תחשוב על שבר בעצמות, למשל. כשלים אלה מתרחשים לעתים קרובות במצבים שבהם יש יכולת מועטה עבור החומר לפתח לחצי גיסה בשל תנאי טעינה תלת ממדיים, שבהם ריכוזי המתח המקומיים גבוהים, ושבו נתיב כוח לוגי וישיר לא סופק על ידי המעצב. דוגמאות לכישלון מסוג זה נצפו בעקבות רעידת האדמה בנורת'רידג' ב-1994 במבני פלדה רב-קומתיים. בבניינים אלה, מספר ריתוך מפתח נשבר מבלי להציג כל התנהגות רקיע. שברים נוטים להתרחש ליד חיבורים, או בממשקים בין חתיכות של חומרי בסיס, כמו ריתוך נוטה להציג אי רציפות מקומית הן, חומרים וגיאומטריה, כמו גם לחצים תלת ממדיים עקב קירור.

בעת ציון חומרים למבנה שיראה טמפרטורות הפעלה נמוכות מאוד (כלומר, צינור אלסקה) מחזורי טעינה רבים (גשר בכביש מהיר בין-מדינתי), או כאשר ריתוך משמש בהרחבה, יש צורך בבדיקה פשוטה המאפיינת את חוסנו של החומר, או עמידות לשבר. בתחום ההנדסה האזרחית המבחן הזה הוא מבחן חריץ צ'רפיה, המתואר במעבדה זו. מבחן חריץ ה- V של Charpy נועד לספק מידה פשטנית מאוד של יכולתו של החומר לספוג אנרגיה כאשר הוא נתון לעומס השפעה.

Procedure

בניסוי זה נבחן מספר דגימות Charpy בטמפרטורות שונות כדי להמחיש את השפעת הטמפרטורה על עמידות השפעה של פלדה קלה.

  1. כדי להכין את מכונת הבדיקה, תחילה ודאו שהנתיב של הפטיש נקי מכל מכשול. ברגע שהשביל פנוי, הרימו את הפטיש עד שהוא נצמד ואבטחו את המנעול כדי למנוע שחרור מקרי של הפטיש.
  2. כדי להכין את הדגימות, להשתמש בקופסה הקרה כדי לקרר דגימה אחת של כל מתכת לטמפרטורה הרבה מתחת לאפס. השתמש צלחת חמה כדי לחמם דגימה נוספת של כל מתכת לטמפרטורה מעל 200 מעלות פרנהייט.
  3. לאחר הרמת הפטיש, הכנס את הדגימה למכונה באמצע

Log in or to access full content. Learn more about your institution’s access to JoVE content here

Results

לאחר החזרה על הניסוי עבור דגימות עשויות וערכי טמפרטורה, אתה יכול להתוות את תלות הטמפרטורה של האנרגיה נספג ולראות בבירור את קיומו של מדף עליון ונמוך (או חלקים אופקיים שטוחים). מדפים אלה מצביעים על כך שיש מינימה ברורה מקסימה שניתן להשיג עבור חומר ועיבוד נתון. העניין העיקרי הוא לכמת בקפידה את ...

Log in or to access full content. Learn more about your institution’s access to JoVE content here

Application and Summary

בדיקת השפעה, בצורה של בדיקות Charpy ו Izod, משמש בדרך כלל כדי למדוד את ההתנגדות של חומרים מתכתיים לשבר שביר. מבחן צ'רפיה משתמש בדגימה קטנה עם חריץ. הקורה נטענת על ידי פטיש גדול המחובר למטוטלת ללא חיכוך. השילוב של קצב המתח מרצף טעינה זה ונוכחותו של V-חריץ שיוצר ריכוז מתח גדול מקומי לגרום התפשטות סדק...

Log in or to access full content. Learn more about your institution’s access to JoVE content here

We use cookies to enhance your experience on our website.

By continuing to use our website or clicking “Continue”, you are agreeing to accept our cookies.

Learn More