Механические свойства

ТЕПЛОФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА

1.3.1. ТЕПЛОПРОВОДНОСТЬ – свойство материалов передовать через свою толщу тепловой поток от одной поверхности к другой. Характеризуется коэффициентом теплопроводности, который выражается количеством теплоты, которая проходит через материал толщиной 1м, площадью 1 м2, в течение 1 сек., при разности температур на противоположных поверхностях в 1 оС.

Теплопроводность зависит от химического состава, структуры, влажности материала и Т-ры, при которой происходит процесс теплопередачи. Материал слоистого и волокнистого строения имеют разную теплопроводность вдоль и поперек волокон. Материал кристаллического строения имеет повышенную теплопроводность чем материал аморфного строения того же состава. Минимальная теплопроводность у воздуха – 0,023 вт/м оС.

Вода – 0,58 вт/м оС. Лед – 2,3 вт/м оС. Сталь – 58 вт/м оС. Гранит – 3 вт/м оС.

1.3.2. ТЕПЛОЕМКОСТЬ - свойство материала аккумулировать (накапливать) теплоту при нагревании. Характеризуется коэффициентом теплоемкости, который определяется количеством тепла, которое необходимо сообщить 1 кг материала, чтобы повысить его температуру на 1 оС. Материал с высокой теплоемкостью могут выделять больше теплоты при последующем охлаждении и температуру в помещениях можно сохранять устойчиво длительное время. Вода – 4,2 кдж/кг, дерево – 2,5 кдж/кг, гранит -0,9, сталь – 0,48. При повышении влажности теплоемкость возрастает.

1.3.3. ТЕРМИЧЕСКАЯ СТОЙКОСТЬ – способность материала выдерживать чередование резких тепловых колебаний. Это свойство зависит от однородности материала и коэффициента линейного температурного расширения, характеризуемого величиной удлинения материала длиной 1 м, при нагревании его на 1 оС. Чем меньше КЛТР и выше однородность материала, тем выше его термическая стойкость.

1.3.4. ОГНЕУПОРНОСТЬ – способность материала длительное время выдерживать воздействие высоких температур (свыше 1580 оС), не разрушаясь, не деформируясь.

1.3.5. ОГНЕСТОЙКОСТЬ – свойство материала противостоять действию высоких температур при пожаре в течение определенного времени без значительных разрушений. По огнестойкости материалы разделяются на несгораемые, трудносгораемые и сгораемые.

1.3.6. ТЕРМИЧЕСКОЕ СОПРОТИВЛЕНИЕ – важнейшая характеристика качества наружних ограждающих конструкций

Механические свойстваотражают способность материала сопротивляться силовым, тепловым, усадочным и другим внутренним напряжениям без разрушения установившейся структуры. Внешние силы, действуя на материал стремятся деформировать его - т.е. изменять взаимное расположение составляющих его частиц и довести эти деформации до величины, при которой материал разрушится. Если после снятия нагрузки деформации в материале исчезают и материал восстанавливает свою первоначальную форму и размеры, то эти деформации называются обратимыми, если нет то необратимыми (остаточными) или пластическими деформациями.

Пластическая деформация, медленно нарастающая без увеличения напряжений, характеризует текучесть материала.

Пластическая деформация, медленно нарастающая длительное время, при нагрузках меньших тех, которые способны вызвать остаточную деформацию за обычный период наблюдения, называются деформацией ползучести, а сам процесс такого деформирования – ползучестью.

Релаксация – свойство материала самопроизвольно снижать напряжения при условии, что начальная величина деформаци зафиксирована жесткими связями и остается неизменной.

2.1. УПРУГОСТЬ - свойство твердого тела деформироваться под влиянием нагрузки и сомопроизвольно восстанавливать первоначальную форму и размеры после прекрашения действия внешних сил.

2.2. ПЛАСТИЧНОСТЬ – свойство твердого тела изменять свою форму и размеры под действием внешних сил не разрушаясь, при этом после прекращения действия сил тело не может самопроизвольно восстановить свою форму и размеры - в теле остается деформация.

2.3. ХРУПКОСТЬ – свойство твердых тел разрушаться при механических воздействиях без значительной платической деформации.

2.4. АБСОЛЮТНАЯ ДЕФОРМАЦИЯ – численное значение велиины изменения размеров образца под действием внешних сил.

2.5. ОТНОСИТЕЛЬНАЯ ДЕФОРМАЦИЯ – отношение абсолютной деформации к первоначальному размеру тела

2.6. МОДУЛЬ УПРУГОСТИ - (Е – модуль Юнга) - мера жесткости материала – характеризует способность материала сопротивляться упругому изменению формы и размеров при приложении к нему внешних сил.

Закон Гука -

Существует прямая зависимость модуля упругости Е – от вида и энергии химических связей, действующих между атомами и молекуами. Материалы с высокой энергией межатомных связей характеризуются и большим модулем упругости.

Е корунд = 37,2х10000 МПа

Е стали = 21,1х10000 МПа

Е каучук = 0,007 х 10000МПа

Модуль упругости Е связан с другими механичекими характеристиками посредством коэффициента Пуассона – или коэффициентом поперечного сжатия.

2.7. ПРОЧНОСТЬ – свойство материала сопротивляться не разрушаясь внутренним напряжениям и деформациями, возникающим под действием нагрузки или других факторов.

Прочность материала оценивается пределом прочности, который условно равен максимальному напряжению, соответствующему нагрузке, вызвавшей разрушение материала.

Форма и размеры образца, состояние опорных поверхностей, скорость нагружения - существенно влияют на результаты испытаний. При сжатии образца возникает его поперечное расширение. У маленьких образцов меньше дефектов, поэтому предел прочности маленьких образцов больше, это объясняется масштабным эффектом.

По пределу прочности на сжатие материалы делятся на марки.

По пределу прочности на растяжении при изгибе, определяемое путем испытания образцов в виде призм на 2-х опорах. Их нагружают одной или двумя сосредоточенными силами до разрушения.

2.8. ДИНАМИЧЕСКАЯ ПРОЧНОСТЬ (ударная прочность) – это свойство материала сопротивляться разрушению при ударных нагрузках.

2.9. КОЭФФИЦИЕНТ КОНСТРУКТИВНОГО КАЧЕСТВА (ККК) – удельная прочность - характеризуется отношением предела прочности к относительной плотности.

2.10. ТВЕРДОСТЬ – свойство материала сопротивляться проникновению в него другого более твердого тела. Твердость не всегда соотетствует прочности материала. Твердость природных каменных материалов оценивается шкалой Мооса, представленной 10 минералами.

Число твердости (число Бриннеля) НВ = Р/F.

2.11. ИСТИРАЕМОСТЬ – способность материалов уменьшаться по массе и объему под действием истирающих усилий.

2.12. ИЗНОС – свойство материала сопротивляться одновременному воздействию истирания и ударов.

Показателем износа служит потерю массы образцов (%), испытанных во вращающемся барабане со стальными шарами или без них.