Испытание металлов на сжатие производится на образцах в виде цилиндров, высота которых равна диаметру (обычно 20 мм). Для более длинных образцов в опытах трудно избежать искривления. Другие материалы испытываются, как правило, на образцах в виде кубиков. Ребра кубиков принимаются обычно равными: 50 мм для дерева, 70 мм для цемента, от 100 до 300 мм для бетона.
При сжатии цилиндрический образец из пластичного материала при напряжениях ниже σ рr или σ у ведет себя так же, как при растяжении. В дальнейшем появляются заметные остаточные деформации. Трение между опорными плитами пресса и основаниями образца препятствует поперечным деформациям материала у торцов образца; он принимает бочкообразную форму.1 По мере увеличения площади поперечного сечения приходится для дальнейшего деформирования увеличивать нагрузку, образец в конце концов расплющивается. Напряжения, аналогичного σ u при растяжении, наблюдать не приходится. Диаграмма сжатия для малоуглеродистой стали показана на рис. 5.4. Диаграмма истинных напряжений располагается несколько ниже (начиная от площадки текучести).
|
|
Рис. 5.4 Рис. 5.5
Материал, испытывающий деформации противоположного знака после наклепа, имеет меньшие величины σ рr, σ e, σ y. Это явление носит название эф-фекта Баушингера (по имени ученого, впервые его описавшего). Его графичес-
.
1Для уменьшения трения образцы иногда смазывают жиром или парафином или же заменяют плоские плиты пресса коническими с углом наклона образующей конуса, равным углу трения.
кое отражение дано на рис. 5.5 на примере упрощенной диаграммы (σ y 1 < σ y).
Иной характер деформирования наблюдается у хрупких материалов. Их диаграммы сжатия представляют собой слабо искривленные линии. Величина разрушающей нагрузки значительно большая, чем в случае растяжения образца той же площади сечения.
На характер разрушения образца из камня, бетона и других материалов такого рода влияет трение между плитами пресса и образцом. При его наличии происходит выкалывание материала с боков, а при его отсутствии – продольное растрескивание. При одинаковых поперечных сечениях призматический образец разрушится при меньшей нагрузке, чем образец в форме куба. В связи с этим говорят о призменной и кубиковой прочности, понимая под последней напряжения, при которых происходит разрушение образца.
Прочность меняется в зависимости от размеров кубика, уменьшаясь при их увеличении. Все же эта зависимость имеет асимптотический характер, т.е. при определенных размерах прочность стабилизируется.
|
|
Таким образом, прочность образца хотя и не вполне отражает прочность материала, работающего в конструкции, но позволяет провести сопоставление свойств различных материалов.
Чугунный образец при сжатии разрушается в результате образования наклонных трещин, направленных примерно под углом 45° к оси образца, т.е. параллельно площадкам, на которых возникают наибольшие касательные напряжения.