При рассмотрении возможности использования перфорированного металла очень важно учитывать его способность обеспечивать требуемый уровень прочности. Известно, что перфорированный металл не так прочен, как неперфорированный, поэтому уровни прочности можно определить, сравнив оба типа металлов. Это сравнение называется концепцией эквивалентного сплошного материала.
Для того чтобы предоставить конструкторам необходимые данные при выборе перфорированного металла, были проведены испытания на эквивалентность сплошного материала. В ходе испытаний прочность 26 различных образцов перфорированных металлов сравнивалась с соответствующими сплошными металлами.
Поскольку более половины продукции в отрасли перфорации составляют круглые отверстия с шахматным расположением под углом 60° и диаметром от 0,020″ до ¾″, испытания проводились именно на таких образцах. Перечень исследованных образцов приведён в конце.
В ходе испытаний на прочность используется прочность перфорированного материала вместо прочности сплошного материала. Анализируя влияние перфорации на предел текучести материала, можно получить S* как функцию от предела текучести сплошного или неперфорированного материала S. Таким образом, конструктор может определить коэффициенты запаса прочности для перфорированного материала при любых условиях нагрузки и любой геометрии применения.
Отношение S*/S одинаково как для растяжения, так и для изгиба материала. Зная отношение S*/S для конкретного интересующего типа перфорации, конструктор может легко определить, при какой толщине перфорированный материал будет обладать прочностью, эквивалентной сплошному материалу.
Прочность перфорированного материала зависит от направления приложения нагрузки. Значения S*/S приводятся отдельно для длины (самое слабое направление) и ширины (самое прочное направление). Значения для длины были рассчитаны по стандартной методике. Длина и ширина соответствуют направлениям, указанным в Таблице 1.
Таблица 1. Прочность материалов, перфорированных круглыми отверстиями по стандартной схеме, где прочность определяется как отношение предела текучести перфорированного материала к пределу текучести неперфорированного материала.
| Номер IPA | Перфорации | Центры | Отверстий/дюйм2 | Открытая площадь | Ширина по направлению | Длина по направлению |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 100 | 0,020” | – | 625 | 20% | 0,530 | 0,465 |
| 106 | 1/16” | 1/8” | – | 23% | 0,500 | 0,435 |
| 107 | 5/64” | 7/64” | – | 46% | 0,286 | 0,225 |
| 108 | 5/64” | 1/8” | – | 36% | 0,375 | 0,310 |
| 109 | 3/32” | 5/32” | – | 32% | 0,400 | 0,334 |
| 110 | 3/32” | 3/16” | – | 23% | 0,500 | 0,435 |
| 112 | 1/10” | 5/32” | – | 36% | 0,360 | 0,296 |
| 113 | 1/8” | 3/16” | – | 40% | 0,333 | 0,270 |
| 114 | 1/8” | 7/32” | – | 29% | 0,428 | 0,363 |
| 115 | 1/8” | ¼” | – | 23% | 0,500 | 0,435 |
| 116 | 5/32” | 7/32” | – | 46% | 0,288 | 0,225 |
| 117 | 5/32” | ¼” | – | 36% | 0,375 | 0,310 |
| 118 | 3/16” | ¼” | – | 51% | 0,250 | 0,192 |
| 119 | 3/16” | 5/16” | – | 33% | 0,400 | 0,334 |
| 120 | ¼” | 5/16” | – | 58% | 0,200 | 0,147 |
| 121 | ¼” | 3/8” | – | 40% | 0,333 | 0,270 |
| 122 | ¼” | 7/16” | – | 30% | 0,428 | 0,363 |
| 123 | ¼” | ½” | – | 23% | 0,500 | 0,435 |
| 124 | 3/8” | ½” | – | 51% | 0,250 | 0,192 |
| 125 | 3/8” | 9/16” | – | 40% | 0,333 | 0,270 |
| 126 | 3/8” | 5/8” | – | 33% | 0,400 | 0,334 |
| 127 | 7/16” | 5/8” | – | 45% | 0,300 | 0,239 |
| 128 | ½” | 11/16” | – | 47% | 0,273 | 0,214 |
| 129 | 9/16” | ¾” | – | 51% | 0,250 | 0,192 |
| 130 | 5/8” | 13/16” | – | 53% | 0,231 | 0,175 |
| 131 | ¾” | 1” | – | 51% | 0,250 | 0,192 |
Примечания: Прочность = S*/S, где S* = предел текучести перфорированного материала, S = предел текучести неперфорированного материала, направление длины = параллельно ряду плотно расположенных отверстий, направление ширины = направление смещения шахматного узора._
Испытания на прочность были проведены компанией O’Donnell and Associates и предоставлены Ассоциацией промышленных перфораторов.
