Основные механические характеристики материала

Ясперс К. Общая психопатология. Пер. с немецкого Л.О.Акопяна. М.: Практика, 1997. – 1056 с.

Рис. 1 Условная диаграмма деформирования

Наибольшее напряжение, до которого материал следует закону Гука (σ=Еε), называется пределом пропорциональности σ_пц. Упругие свойства материала сохраняются до напряжения, называемого пределом упругости. Под пределом упругости σ_у понимается такое наибольшее напряжение, до которого мате­риал не получает остаточных деформаций.

Для того чтобы найти предел упругости, необходимо после каждой дополнительной нагрузки разгружать образец и сле­дить, не образовалась ли остаточная деформация. Так как пластические деформации в отдельных кристаллах появляют­ся уже на самой ранней стадии нагружения, ясно, что предел упругости, как и предел пропорциональности, зависит от тре­бований точности, которые устанавливают на производимые замеры. Поэтому эти значения в спра­вочные данные по свойствам материалов обычно не включают. Обычно остаточную деформацию, соответствующую пределу упругости, принимают в пределах ε_ост = (1... 5) 10^-5, т.е. 0,001... 0,005 %. Соответственно этому допуску предел упругости обозначают через ε_0,001 или ε_0,005.

Следующей, более определенной характеристикой являет­ся предел текучести. Под пределом текучести σ_Т понимается то напряжение, при котором происходит рост деформации без заметного увеличения нагрузки. В тех случаях, когда на диа­грамме отсутствует явно выраженная площадка текучести, за предел текучести условно принимают напряжение, при кото­ром остаточная деформация ε_ост = 0,002, т.е. 0,2 % (рис. 2). В зависимости от выбранной точности на остаточную деформацию, в некоторых случаях устанавливают предел ε_ост = 0,005, или 0,5%. Индекс 0,2 обычно в обозначениях предела теку­чести опускают.

Рис. 2 Определение предела текучести

Предел текучести легко поддается определению и являет­ся одной из основных механических характеристик материала. Для определения условного пре­дела текучести не нужна последовательная нагрузка и раз­грузка, пока остаточная деформация не достигнет заданного уровня. Достаточно при прямом нагружении за­писать диаграмму испытания (см. рис. 2) и по оси абсцисс отложить заданную деформацию 0,2 %. Затем из полученной точки провести прямую, параллельную начальному прямо­му участку. Ордината точки пересечения этой прямой с диа­граммой как раз и даст искомое значение условного предела текучести.

Отношение максимальной силы, которую способен выдер­жать образец, к его начальной площади поперечного сечения носит название предела прочности σ_b (или временного сопроти­вления).

Существенно заметить, что σ_b не является напряжени­ем, при котором разрушается образец. Если относить растя­гивающую силу не к начальной площади сечения образца, а к наименьшему сечению в данный момент, можно обнаружить, что среднее напряжение, которое называется истинным напря­жением, в наиболее узком сечении образца перед разрывом су­щественно больше, чем условное. К тому же в месте образование шейки напряженное состояние становится многоосным, в связи с чем вводят дополнительные поправки в уравнение истинных напряжений.

Диаграмма растяжения, построенная с учетом уменьше­ния площади F и местного увеличения деформации, назы­вается истинной диаграммой растяжения (рис. 3).

Рис. 3 Истинная диаграмма деформирования (до т.С’ + пунктир)