Лабораторна робота № 5

ВИЗНАЧЕННЯ МЕХАНІЧНИХ ХАРАКТЕРИСТИК МАТЕРІАЛІВ ПРИ РОЗТЯГУВАННІ

 

Мета роботи

Вивчити поводження матеріалу в процесі розтягування й визначити його механічні характеристики.

 

Теоретичні відомості

Для розв’язання питань про міцність, твердість і стійкість конструкцій необхідно знати механічні характеристики матеріалу. Їх одержують у результаті експериментів. Найбільше поширення одержали випробування на розтягування. Для проведення досвіду з випробуваного матеріалу виготовляють зразки у вигляді стрижнів круглого (рідше прямокутного) перетину з «голівками» для захоплення. На рис. 5.1 представлено циліндричний зразок, широко застосовуваний при випробуваннях на розтягування, найчастіше

d = 10 мм.

 

Рис. 5.1. Форма і відносні розміри зразка для випробування на розтягування

 

Розтягуюче навантаження на зразки створюють за допомогою спеціальних машин, а заміри деформації роблять за допомогою тензометрів. По кінцях стрижня (у місцях додавання навантаження) виникають місцеві деформації, тому вимір деформації розтягування варто робити лише на середній частині стрижня, довжину якої l₀ = 10d називають розрахунковою.

Результати випробувань зразків на розтягування одержують у вигляді діаграм, на осі ординат яких відкладена величина, пропорційна діючій силі F, на осі абсцис — відповідне абсолютне подовження (деформація). Для можливості порівняння результатів випробувань зразків різних розмірів, виготовлених з однакових матеріалів, ці діаграми перебудовують в іншій системі координат: по осі ординат відкладають значення нормального напруження в поперечному перерізі зразка, a по осі абсцис — відносне подовження. Такі діаграми називають умовними діаграмами напруг.

При випробуванні на розтягування зразків з різних матеріалів одержують діаграму яка представлена для зразка з мало вуглецевій сталі, а на рис. 5.2.

Бачимо, що явно виражена лінійна ділянка 0А. Прямолінійна ділянка графічно виражає закон пропорційності між напруженням й деформацією — закон Гука. Він характеризує твердість матеріалу, тобто здатність пручатися деформуванню. З геометричного подання закону Гука (прямолінійного відрізка 0А) треба, щоб числова величина модуля Е була визначена в масштабі діаграми, як тангенс кута нахилу відрізка 0А и осі абсцис. Найбільше напруження, до якого деформації в матеріалі ростуть пропорційно напруженням, називають межею пропорційності. Якщо після зняття навантаження довжина зразка буде дорівнювати початковій, то деформацію називають пружною; якщо ж після розвантаження довжина зразка стала більше початкової, то деформацію називають залишковою (пластичною).

Рис. 5.2. Умовна діаграма розтягнення

 

Найбільше напруження, до якого матеріал не одержує залишкових деформацій, називають границею пружності.

При збільшенні навантаження вище границі пружності на ділянці СД (рис. 5.2,) деформації ростуть практично без збільшення навантаження. Це явище одержало назву плинності матеріалу. Напруження, при якому в матеріалі з'являються помітні подовження без збільшення навантаження, називають границею текучості.

При навантаженні зразка вище границі текучості напруження досягають найбільшої величини в точці Е. Напруження, що рівне відношенню найбільшого розтяжного зусилля до первісної площі поперечного перерізу зразка, називають границею міцності.

Після досягнення границі міцності на зразку виникає місцеве звуження — шийка. Площа перетину зразка в шийці швидко зменшується, падають розтяжне зусилля й умовне напруження, а подовження зразка відбувається в основному на довжині шийки. У найменшому перетині шийки відбувається розрив зразка. Зістикувавши обидві частини зруйнованого зразка, визначають його довжину й площу поперечного перерізу. Абсолютне залишкове подовження зразка дорівнює lк = lк — l₀, а величину δ = (lк — l₀,) · 100 % називають відносним подовженням при розриві.