Характеристики міцності матеріалу

Абсолютна діаграма розтягування стального зразка, викреслена самописцем випробної машини, характеризує не тільки властивості матеріалу, але й залежить від розмірів зразка. Щоб охарактеризувати тільки властивості матеріалу, необхідно від абсолютних координат перейти до відносних :

де - нормальне напруження; - відносне подовження; F₀ – початкова площа поперечного перерізу зразка; l₀ – початкова довжина робочої частини зразка.

Оскільки F₀ і l₀ для кожного випробуваного зразка – величини сталі, то діаграмою умовних напружень називається машинна діаграма, ординати якої поділені на F₀, а абсциси – на l₀.

Така діаграма називається умовною, тому що в процесі деформування, насправді, площа поперечного перерізу зразка зменшується, а довжина розрахункової частини збільшується.

Умовна діаграма напружень (рис. 1.4) за зовнішнім виглядом не відрізняється від машинної діаграми і має всі точки й ділянки, що описані раніше.

Оскільки здатність матеріалів до опору зовнішнім навантаженням - деформуванню, не руйнуючись, називається міцністю, то й ординати характерних точок умовної діаграми напружень називаються характеристиками міцності матеріалу. Характеристики міцності для пластичної сталі наступні:

а) границя пропорційності – найбільше напруження, до якого справедливий закон Гука

; (1.1)

б) границя пружності – найбільше напруження, до якого спостерігаються тільки пружні деформації

, (1.2)

практично можна вважати, що ;

в) границя текучості – найменше напруження, за якого матеріал деформується при незростаючому навантаженні:

; (1.3)

г) границя міцності – умовне напруження, що відповідає максимальному навантаженню

; (1.4)

д) напруження розриву

. (1.5)

Зауважимо, що діаграми розтягування більшості металів і сплавів не мають помітної ділянки текучості. У цьому випадку встановлюють умовну границю текучості , яка відповідає залишковій деформації 0,002 або 0,2% від робочої довжини зразка. Подібним чином визначаються і інші характеристики міцності.