При каких условиях нагружения определяются механические свойства?

Что такое механическое напряжение и как оно определяется?

Как при изготовлении, так и при эксплуатации деталей машин необходимо учитывать такие механические свойства, как прочность, упругость, пластичность, ударную вязкость, твёрдость и т.д. Все эти свойства определяют по результатам механичеких испытаний, при которых материал подвергается воздействию внешних нагрузок. Нагрузка вызывает в твёрдом теле напряжение и деформацию.

В простейшем случае осевого растяжения стержня (рис 1.7. а) напряжение σ (сигма) в поперечном сечении определяется как отношение растягивающей силы Р к площади поперечного сечения S_o испытуемого образца, т.е.

σ = P / S₀

В общем случае полное напряжение σ можно разложить на 2 составляющие – на нормальную составляющую σ_n и касательное напряжение σ_t (рис 1.7. б)

Если сила Р расположена под углом α к плоскости поперечного сечения, тогда

σ₁ = P / S₁ = σcos α

Понятие напряжения позволяет проводить расчёт на прочность конструкций и их элементов.

Что такое деформация? В чём разница между упругой и пластической деформацией?

Деформация – это изменение формы и размеров твёрдого тела под влиянием приложенных внешних сил. Различают деформацию растяжения, изгиба, сжатия, кручения, среза. В действительности материал, как правило, подвергается нескольким видам деформации одновременно. Если в результате приложенных сил изменяются только линейные размеры, то это линейная деформация, а если изменяется и угол, то это деформация сдвига. В результате деформации может произойти и разрушение тела. Сначала зарождаются микротрещины, затем макро-; происходит дальнейшее распространение трещины по всему сечению.

Деформация совершается в результате относительного смещения атомов от положения равновесия. При упругой деформации сохраняется пропорциональная зависимость между деформирующими силами и смещением атомов. После снятия внешних сил твёрдое тело может восстанавливать свои исходные размеры и форму. Если после прекращения действия сил твёрдое тело не восстанавливает свою форму полностью, то такая деформация пластическая или остаточная. В этом случае атомы не возвращаются в исходные позиции, а занимают новое положение устойчивого равновесия.

При каких условиях нагружения определяются механические свойства?

В зависимости от условий нагружения, механические свойства могут определяться при:

- статическом нагружении (нагрузка на образец возрастает медленно и плавно). К статическим испытаниям относятся испытания на растяжение, сжатие, кручение, изгиб, твёрдость и пластичность.

- динамическом нагружении (нагрузка возрастает с большой скоростью и может иметь ударный характер). Испытания проводятся на ударную вязкость.

- повторно - переменном нагружении (нагрузка меняется и по величине, и по направлению) это так называемые циклические нагрузки.