Основные сведения. Диаграммы растяжения пластичных материалов

1 2 3 4 5 6 7

Лабораторная работа №1.

Диаграммы растяжения пластичных материалов.

Цель работы:

1. изучить поведение малоуглеродистой стали при растяжении

2. определить ее механические характеристики.

3. определение работу упругих сил

Основные сведения

Для количественной оценки основных свойств материалов, как правило, экспериментально определяют диаграмму растяжения в координатах s и e. Для этого образцы испытывают в лаборатории на специальных машинах. Образцы для испытания на растяжение изготовляют в виде стерженей круглого или прямоугольного сечения. Образцы имеют на концах утолщения (головки). Размеры образцов установлены стандартом (рис.1.)

Рис 1.

Испытание дает возможность установить зависимость между растягивающей силой и удлинением бруса. Результат можно представить на графике, при построении которого по оси абцисс откладывают удлинение, по оси ординат -силу. График называются диаграммой растяжения (рис. 2.) На диаграмме отмечены характерные точки. Дадим их определение.

Наибольшее напряжение, до которого материал следует закону Гука, называется пределом пропорциональности s _п.

σ_п = (1)

В пределах закона Гука тангенс угла наклона прямой s = f (e) к оси e определяется величиной Е.

Упругие свойства материала сохраняются до напряжения s _У, называемого пределом упругости:

σ_у = (2)

Рис2.

Под пределом упругости s _У понимается такое наибольшее напряжение, до которого материал не получает остаточных деформаций, т.е. после полной разгрузки последняя точка диаграммы совпадает с начальной точкой 0.

Величина s _т называется пределом текучести материала:

σ_т = (3)

Под пределом текучести понимается то напряжение, при котором происходит рост деформаций без заметного увеличения нагрузки. Если необходимо различать предел текучести при растяжении и сжатии s _Т соответственно заменяется на s _тр и s _тс. При напряжениях больших s _Т в теле конструкции развиваются пластические деформации e _П, которые не исчезают при снятии нагрузки.

Отношение максимальной силы, которую способен выдержать образец, к его начальной площади поперечного сечения носит название предела прочности, или временного сопротивления, и обозначается через, s _в_c (при сжатии s _всс).

σ_{в с} = (4)

напряжение в точке разрыва равно:

б_р = (5)

Относительное удлинение бруса:

δ = (6)

где l₀, l- длина бруса до и после деформации.

Относительное сужение бруса:

ψ = (7)

где А₀, А- площади поперечного сечения до и после деформации.

Относительное сужение бруса и удлинение (6), (7) брусаназываются пластическими характеристиками материала. Напряжения (1) –(5) –прочностные или механическиехарактеристики материалов.

При выполнении практических расчетов реальную диаграмму (рис. 2) упрощают, и с этой целью применяются различные аппроксимирующие диаграммы. Для решения задач с учетом упруго-пластических свойств материалов конструкций чаще всего применяется диаграмма Прандтля. По этой диаграмме напряжение изменяется от нуля до предела текучести по закону Гука s = Е e, а далее при росте e, s = s _Т (рис. 3.).

Способность материалов получать остаточные деформации носит название пластичности. На рис. 3. была представлена характерная диаграмма для пластических материалов.

Рис. 3. Рис. 4

Противоположным свойству пластичности является свойство хрупкости, т.е. способность материала разрушаться без образования заметных остаточных деформаций. Материал, обладающий этим свойством, называется хрупким. К хрупким материалам относятся чугун, высокоуглеродистая сталь, стекло, кирпич, бетон, природные камни. Характерная диаграмма деформации хрупких материалов изображена на рис. 4.

Результаты работы.

1.Размеры образца:

до испытании: длина- l₀ =

диаметр- d=

площадь сечения-A₀=

объем- V=

после испытании: длина- l =

диаметр- d=

площадь сечения-A=

2.Построение диаграмму растяжения в координатах s и e.

3. Определение напряжения в характерных точках:

б _пц = =