Wytrzymałość materiałów - czym jest oraz jej pomiar

Dzisiejszy przemysł zawsze stawia na odpowiednią optymalizację pracy, a także użytych materiałów. Końcowy produkt nie może więc być ani o wiele lepszy, ani gorszy od początkowych założeń. Z tego powodu tak często należy sprawdzać stosowane tworzywa. To one wpływają głównie na wspomniany aspekt. Dlatego właśnie tak wiele przedsiębiorstw zleca profesjonalne badania wytrzymałościowe materiałów.

Czym jest wytrzymałość materiałów?

Wytrzymałość materiałów jest dziedziną wiedzy inżynierskiej, która bada podatność materiałów na odkształcenia względem różnych sił i ich kierunków. Zajmuje się opisywaniem oraz wyznaczaniem związków pomiędzy tworzywami. Materiały można podzielić. Są one ciągłe, jednorodne lub izotropowe (niezależne od kierunku).

Warto przytoczyć tutaj zasadę de Saint-Venanta. W pewnym sensie upraszcza pojęcie, którym jest wytrzymałość materiałów. Wedle definicji, jeżeli siły statyczne w układzie działają na ciało sprężyste, a ten układ zmieni się na dowolny inny, ale statycznie równoważny, to istnieje przekrój wspomnianego ciała, który jest dostatecznie odległy od miejsca przyłożenia sił, że wpływ działających sił ulega uśrednieniu.

Wytrzymałość na rozciąganie

Wytrzymałość na rozciąganie oznacza naprężenie odpowiadające sile rozciągającej, która została uzyskana w czasie statycznej próby rozciągania. W grę wchodzi odniesienie do pierwotnego pola przekroju poprzecznego badanej próbki. Zwykle chodzi o badanie wytrzymałościowe metali i tworzyw sztucznych. Najpopularniejszą właściwością mechaniczną jest tzw. wytrzymałość na rozciąganie. Jest to wartość naprężenia, po której próbka materiał ulega uszkodzeniu i w konsekwencji rozerwaniu.

Wytrzymałość na zginanie

Wytrzymałość na zginanie to odporność na deformacje polegające na zmianie krzywizny osi próbki lub powierzchni środkowej. W przypadku przekroju poprzecznego elementów zginanych występuje liniowa zmienność rozkładu normalnych naprężeń, która jest efektem momentów zginających.

Wytrzymałość na ściskanie

Wytrzymałość na ściskanie dotyczy zazwyczaj dwóch kategorii: ściskania czystego i pomiaru sztywności obwodowej. W pierwszym przypadku próby wytrzymałościowe polegają na przyłożeniu równomiernego obciążenia prostopadłego do powierzchni badanego materiału. Pomiar sztywności obwodowej polega natomiast na przyłożeniu siły na pobocznicę walca, czyli w kierunku prostopadłym do osi próbki, którą jest rura i określonej średnicy zewnętrznej i grubości ścianki.

Wytrzymałość na skręcanie

Wytrzymałość na skręcanie jest właściwością materiału, na który działa tzw. moment skręcający, który oddziałuje na niego w płaszczyźnie. Przez tę parę siłę powstają naprężenia ścinające w płaszczyźnie równoległej (do działania momentu). Tutaj także można wyróżnić skręcanie czyste i proste. W pierwszym przypadku do ścianek poprzecznych np. pręta przyłożone jest obciążenie o rozkładzie q, które ogranicza się do dwóch przeciwnie skierowanych momentów. Skręcanie proste różni się tym, że do wspomnianego pręta przyłożono dwie przeciwnie skierowane siły, równe co do wartości skupionych momentów skręcających.

Odpowiednia wiedza na temat używanych materiałów jest szczególnie istotna, zwłaszcza w przypadku przemysłu i budownictwa. Od nich bowiem zależy to, że końcowy produkt spełnia swoje wymagania i jest bezpieczny (np. samochód, budynek). Z tego powodu warto zlecić badania wytrzymałościowe materiałów profesjonalnej firmie. Przeprowadzenie ich wymaga użycia specjalistycznego sprzętu (oferta maszyn wytrzymałościowych od firmy ITA), a także odpowiedniej wiedzy inżyniera.

Firma ITA od lat zajmuje się dystrybucją urządzeń pomiarowych w szerokim zakresie. W każdym przypadku oferuje wysoką jakość dóbr dostarczanych od pewnych producentów, będących światowymi liderami w branży. Ponadto firma posiada własne laboratorium prowadzone przez sztab specjalistów, dzięki czemu możliwe jest badanie wytrzymałościowe materiałów.

Badania wytrzymałościowe materiałów są prowadzone przy użyciu maszyn firmy Hegewald und Peschke, która w swoim portfolio posiada bardzo dokładny ekstensometr mechaniczny lub optyczny system cyfrowej korelacji obrazów Q400 marki Dantec Dynamics do analizy odkształceń powierzchniowych. Urządzenia są skomputeryzowane i wyposażone w profesjonalne oprogramowanie, które pozwala na ciągłą archiwizację danych. Maksymalny pomiar siły wynosi 50 kN (na rozciąganie oraz ściskanie). Odbiorcami tych usług są firmy polskie oraz zagraniczne, reprezentujące wiele branż. Wśród nich warto wyróżnić automotive, lotnictwo, przemysł zbrojeniowy, maszynowy, kosmetyczny itd.