بازدید کننده عزیز سایت دیجی صنعتی هنوز به طور کامل آماده نشده به این معنی که محصولات در جریان قیمت گذاری است.لذا شما فقط می توانید از اطلاعات فنی موجود استفاده نمایید.برای خرید حتما تماس بگیرید.

استحکام تسلیم مواد لوله

استحکام تسلیم مواد لوله

استحکام تسلیم مواد لوله

Yield Strength of Pipe Material

 

 

Description:

حدی از تغییر شکل ماده نمونه در آزمون کشش که در آن مقادیر تنش و کرنش ها به صورت خطی با یکدیگر متناسب هستند تغییر شکل کشسان یا الاستیک ماده ( Elastic Deformation ) نامیده می شود. بسیاری از سازه ها و سیستم­های مهندسی به گونه ای طراحی می شوند که اطمینان حاصل شود در اثر وارد شدن تنش، تنها تغییر شکل کشسان ( الاستیک ) در قطعات و اجزای سیستم اتفاق می افتد. بنابراین دانستن حدی از تنش که در آن تغییر شکل مومسان ( پلاستیک ) در قطعه یا بدنه لوله شروع می­شود یا به عبارت دیگر جایی که پدیده تسلیم ( Yielding ) اتفاق می افتد ضروری است.

در نمودار تنش - کرنش مهندسی، با کشیدن یک خط راست موازی با قسمت کشسان ( الاستیک ) با فاصله مشخص از مبدا ( معمولاً 0.002 ) و قطع کردن منحنی تنش - کرنش، می توان مقدار تنشی را به دست آورد که به عنوان تنش یا استحکام تسلیم ( Yield strength ) موسوم است (y  یا Sy ). واحد استحکام تسلیم در سیستم آحاد متریک و اینچی به ترتیب MPa و ksi است.

 

Keywords:

استحکام تسلیم مواد لوله، استحکام کششی مواد لوله، خواص مکانیکی مواد، آزمون کشش، تنش، کرنش، منحنی تنش کرنش مهندسی، لوله فولادی.

Yield Strength of Pipe Material Tensile Strength of Pipe Material, , Mechanical Properties of Materials, Tension Test, Stress, Strain, Engineering Stress - Strain Diagram, Steel Pipes.

 

 

بسیاری از مواد در عمل در معرض نیرو یا بار ( Load ) قرار می گیرند. این موضوع در مورد لوله ها ممکن است به صورت فشار داخلی، فشار خارجی، ضربه، بار تکیه گاهی،تنش های حرارتی یا هر عامل دیگری در سیستم لوله کشی که باعث ایجاد تنش در لوله­هاست باشد. در چنین شرایطی دانستن مشخصه های موادی که قطعات یا لوله ها از آن ساخته می شود برای جلوگیری از وقوع تغییر شکل، شکست یا تخریب، ضروری است. رفتار مکانیکی یک ماده در واقع نشان دهنده رابطه بین تغییر شکل ماده و نیروی وارد شده به آن ( بار اعمال شده به آن ) است.

تعیین خواص مکانیکی مواد با بکارگیری تجهیزات و روشهای دقیق آزمایش که تا حد امکان مطابق شرایط عملی است صورت می­پذیرد. عواملی که در حین آزمایش باید مدنظر قرار گیرد شامل ماهیت و مدت بار اعمال شده و نیز شرایط محیطی آزمایش است. معمولاً آزمایش­های مختلفی جهت تعیین خواص مکانیکی مواد لوله انجام می­شود که مهمترین آنها آزمایش کشش، فشار، برش و پیچش هستند. در مورد این آزمایش ها در قسمت آزمایش های تعیین خواص مکانیکی مواد به طور مفصل بحث شده است.

حدی از تغییر شکل ماده نمونه در تست ( آزمون ) کشش که در آن مقادیر تنش و کرنش ها به صورت خطی با یکدیگر متناسب هستند تغییر شکل کشسان یا الاستیک ماده ( Elastic Deformation ) نامیده می شود. در واقع شیب قسمت خطی نمودار تنش - کرنش معادل با مدول کشسانی ( مدول یانگ ) E است. مدول کشسانی را به عنوان معیار سفتی هم در نظر می گیرند؛ یعنی مقاومت ماده در برابر تغییر شکل کشسان. هرچه مقدار مدول بیشتر باشد ماده سفت تر است یعنی کرنش کشسان کمتری در اثر اعمال یک تنش معین در آن رخ می دهد. این مدول یک عامل مهم طراحی است که برای محاسبه تغییر شکل های کشسان به کار می رود.

در واقع تغییر شکل کشسان ماده یک تغییر شکل ناپایدار است بدین معنا که با برداشته شدن بار اعمالی، نمونه به حالت اولیه خود برمی گردد. مطابق شکل زیر، اعمال بار متناسب است با حرکت از مبدا به سمت بالا و در امتداد خط مستقیم. با برداشته شدن بار، خط در جهت مخالف به مبدا اولیه برمی گردد.

3.jpg

با این حال، برای برخی از مواد مانند چدن خاکستری، بتن و بسیاری از پلیمرها قسمت کشسان در ابتدای منحنی تنش-کرنش خطی نیست. بنابراین با روشی که اشاره شد نمی توان مدل کشسانی آنها را بدست آورد. برای توضیح اینگونه رفتار غیرخطی از مدول مماسی ( Tangent ) و مدول وتری ( Secant ) استفاده می شود. مدول مماسی شیب منحنی تنش-کرنش در حد مشخصی از تنش است در حالی که مدول وتری نشان دهنده شیب وتر ترسیم شده از مبدا تا نقطه مشخصی در منحنی تنش - کرنش است. شکل زیر نمودار تنش-کرنش که نشان دهنده رفتار کشسان غیرخطی و نحوه تعیین مدول مماسی و وتری است.

 

4.jpg

مفهوم فیزیکی مدول کشسانی در مقیاس اتمی، عبارت است از مقاومت اتمهای مجاور در مقابل جدا شدن از یکدیگر ( یعنی نیروهای پیوندی بین اتمی ). به دلیل همین اختلاف پیوندهای اتمی است که مدول کشسانی مواد سرامیکی بیش از فلزات و در پلیمرها کمتر است. افزایش دما باعث کاهش مدول کشسانی می شود.

رفتار کشسان ( الاستیک ) به هنگام اعمال تنش های فشاری، برشی و پیچشی نیز مشاهده می­شود. با این حال آزمایش ها نشان داده است که مشخصه های تنش - کرنش در تنش های کم در هر دو حالت کششی و فشاری یکسان هستند.

بسیاری از سازه ها به گونه ای طراحی می شوند که اطمینان حاصل شود در اثر وارد شدن تنش، تنها تغییر شکل کشسان ( الاستیک ) اتفاق می افتد. بنابراین دانستن حدی از تنش که در آن تغییر شکل مومسان ( پلاستیک ) شروع می­شود یا جایی که پدیده تسلیم ( Yielding ) اتفاق می افتد ضروری است. در فلزاتی که انتقال حالت کشسان ( الاستیک ) به مومسان ( پلاستیک ) تدریجی است نقطه تسلیم را می توان از طریق آغاز انحراف منحنی تنش-کرنش از حالت مستقیم تعیین کرد. این نقطه را گاه حد تناسب ( Proportional limit ) نیز می نامند که به وسیله نقطه P در شکل زیر نشان داده شده است. در چنین مواردی، موقعیت این نقطه را می توان به دقت تعیین کرد.

تغییر شکل ممسان - پلاستیک - تغییر شکل کشسان - الاستیک - منحنی تنش - کرنش - نقطه تسلیم بالا - نقطه تسلیم پایین.jpg

با کشیدن یک خط راست موازی با قسمت کشسان ( الاستیک ) در نمودار تنش-کرنش، با فاصله مشخص از مبدا ( معمولا 0.002 ) و قطع کردن نمودار، می توان مقدار تنشی را به دست آورد که به عنوان تنش یا استحکام تسلیم ( Yield strength ) موسوم است (y  یا Sy ).

در مورد موادی که دارای منطقه کشسان غیرخطی هستند اما استفاده از روش متوازن کردن کرنش ناممکن است و راه عملی آن است که استحکام تسلیم به عنوان تنش مورد نیاز برای ایجاد کرنشی در حد معین ( مثلاً  ) تعریف شود. واحد استحکام تسلیم در سیستم آحاد متریک و اینچی به ترتیب MPa و ksi است.

برخی فولادها و سایر مواد رفتاری از خود نشان می­دهند که در شکل زیر نشان داده شده است. در این مواد انتقال از حالت کشسان ( الاستیک ) به مومسان ( پلاستیک ) تحت آزمایش کشش، کاملا مشخص است و به صورت ناگهانی رخ می دهد. این پدیده به عنوان پدیده نقطه تسلیم شناخته می شود. در نقطه تسلیم بالا، تغییر شکل مومسان ( پلاستیک ) با کاسته شدن واقعی در مقدار تنش آغاز می شود. با ادامه تغییر شکل نمونه، نوسانات کمی در یک محدوده ثابت از تنش به وجود می­آید که این محدوده به عنوان نقطه تسلیم پایین خوانده می شود. پس از آن تنش، با افزایش کرنش زیاد می شود.

تغییر شکل ممسان - پلاستیک - تغییر شکل کشسان - الاستیک - منحنی تنش - کرنش - نقطه تسلیم بالا - نقطه تسلیم پایین- فولادها.png

 در فلزاتی که رفتاری به این شکل از خود نشان می دهند، استحکام تسلیم به عنوان تنش متوسطی که با نقطه تسلیم پایین همراه است درنظر گرفته می شود. بدین ترتیب برای این گونه مواد نیازی به استفاده از روش متوازن کردن کرنش نیست.

در واقع دامنه استحکام تسلیم یک فلز معیاری است برای مقاومت فلز در برابر تغییر شکل مومسان. ( پلاستیک ) محدوده استحکام تسلیم برای فلزات از ( 5 Ksi ) 35 MPa برای آلومینیوم استحکام پایین تا بالاتر از ( 200 Ksi ) 400 MPa برای فولادهای استحکام بالا را در بر می گیرد.

معمولاً در طراحی قطعات و سیستم های مهندسی استحکام شکست یا حتی استحکام کششی قطعه یا لوله تعیین کننده ویژگی­های طراحی نیست بلکه آنچه در مورد استحکام ماده در طراحی مهم است استحکام تسلیم است زیرا مقدار زیاد تغییر شکل مومسان ( پلاستیک ) پدید آمده و انباشته شده در ماده پس از نقطه تسلیم ماده فایده ای دربر ندارد.

 

 استحکام تسلیم مواد لوله، استحکام کششی مواد لوله، خواص مکانیکی مواد، آزمون کشش، تنش، کرنش، منحنی تنش کرنش مهندسی، لوله فولادی.
 2/1/2016 7:55:00 AM
نوشته شده در: 2 سال قبل

آدرس دیجی صنعتی

آدرس دفتر مرکزی : تهران - میدان قزوین - خیابان قزوین پلاک 330

آدرس دیجی صنعتی 2

02155429098  02155418351