double arrow

Материала

Испытание на растяжение. Основные механические характеристики

Испытания материалов проводятся при растяжении вплоть до разрушения на стандартных образцах. Образцы используются как круглые, так и плоские при соотношении размеров, определяемых ГОСТом:- для нормальных образцов и- для укороченных (, А0 - длина рабочей части и площадь поперечного сечения образца до испытаний, рис.3.4) .

Результатом испытаний является диаграмма растяжения, устанавливающая зависимость

между нагрузкой F и вызванной ею удлинением ∆ℓ. Эта зависимость называется диаграммой рас-тяжения. Как правило, испытательные машины оборудованы устройствами для автоматической записи таких диаграмм. На рис.3.5 представлена диаграмма растяжения малоуглеродистой стали.
.

Рассмотрим её характерные участки. Участок ОА называется участком упругости, здесь вы-полняется закон Гука. После точки А линейная зависимость между усилием и деформацией нарушается, но до точки В деформации остают-ся упругими. На участке ВС деформации растут без существенного изменения нагрузки, он называется участком текучести. Наличие пло-щадки текучести ВС для металлов не является характерным. В большинстве случаев при испы-тании на растяжение площадка текучести не об-наруживается, и диаграмма растяжения образ-ца имеет вид кривой, показанной на рис.3.6.    
Рис.3.4

Рис.3.5

На участке СD у материала вновь появляется способность сопротивляться нагрузкам. Этот участок называется участком упрочнения.

При приближении к точке D на образце зарождается шейка и после этого все деформации происходят в окрест-ности этой шейки вплоть до разрушения в точке Е. Падение нагрузки F на участке DE объясняется уменьшением площади поперечного сечения образца.

По результатам измерения размеров образца до и после разрушения определяются характеристики пластичности: остаточное относительное удлинение

100%

и остаточное относительное сужение в месте разрыва

Ψ 100%.

Здесь ℓ0, А0 соответственно длина рабочей части и площадь поперечного сечения образца перед испытанием,ℓк, Ак длина рабочей части и площадь наименьшего сечения разорванного образца.

Диаграмма растяжения в координатах F- ∆ℓ не отражает свойств материала, а является по существу характеристикой образца из данного материала, так как значения усилия F и удлинения ∆ℓ зависит от размеров образца. Чтобы исключить влияние размеров образца, диаграмму растяжения перестраивают в диаграмму напряжений в координатах σ – ε (рис.3.7).

Так как при подсчёте σ=и ε=используются только первоначальная площадь А0 и первоначальная длина ℓ0 , то полученная таким путём диаграмма называется диаграммой условных напряжений. Она по характеру не отличается от диаграммы растяжения в координатах F- ∆ℓ.

σ
ε
σв
Рис. 3.7
Е
О

Пределом текучести(физическим) называется напряжение, при котором деформации растут без заметного увеличения нагрузки (σт= ).

Для материалов, не имеющих площадки текучести определяется условный предел текучестиσ0,2 – это напряжение, при котором остаточные деформации составляют 0,2% первоначальной длины.

Пределом прочности, или временным сопротивлениемназывается максимальное

напряжение, которое материал выдерживает без разрушения (σв=).

Основные механические характеристики материалов, применяемых в технике, приводятся в справочной литературе.

3. 4 Явление наклёпа

Если образец нагрузить до напряжений, больших предела упругости, но меньше предела прочности, например, до точки К (рис.3.6), а затем начать разгружать, то разгрузка будет происходить по прямой КL, параллельной начальному участку нагружения ОА. После разгрузки деформация образца уменьшится, но полностью не исчезнет. Отрезок LМ определяет величину упругой деформации εу, а отрезок ОL – величину остаточной (пластической) деформации (εост). Повторное нагружение образца пойдёт cначала по линии разгрузки КL, а затем по кривой КN, которую имел бы этот образец без промежуточной разгрузки

Следовательно, после промежуточной разгрузки у материала повышается предел пропорциональности (упругости), но уменьшается пластичность.

Явление повышения упругих свойств материала в результате предварительного пластического деформирования называется наклёпом или нагартовкой.

Наклёп возникает при вытяжке, холодной прокатке металла, в процессе штамповки и т.д. Часто он играет положительную роль и применяется для повышения упругих свойств проволоки, канатов, упрочнения поверхностного слоя детали. В тех случаях, когда наклёп вреден, его устраняют отжигом.

3.5 Расчёт на прочность при центральном растяжении, сжатии

Наиболее распространённым методом расчёта на прочность деталей машин и элементов конструкций является расчёт по допускаемым напряжениям. Он заключается в вычислении максимального рабочего напряжения детали, которое не должно превышать предельного напря-жения, свойственного данному материалу и условиям эксплуатации, т.е.,, где - предельное (опасное) напряжение материала детали, n >1 – коэффициент запаса, устанавливае-мый нормами прочности. Для пластических материалов σL= σт, для хрупких σLв

Величину[] =называют допускаемым напряжением. Условие прочности будет иметь вид:| σ|наиб ≤ [σ] или | σ|наиб ≤ || ≤ [σ].

Из этого условию прочности следует три задачи сопротивления материалов:

1. Проверка прочности || ≤ [];

2. Назначение размеров поперечного сечения А ≥ ;

3. Определение грузоподъёмности ∙А


Сейчас читают про: