6.4. Механические характеристики сопротивления материалов при центральном растяжении и сжатии

1) Общие положения

При расчетах и проектировании различных конструкций инженеру необходимо знать значения величин, характеризующих прочностные и деформативные свойства материалов. Их получают в лабораториях предприятий-производителей материалов путем экспериментальных механических испытаний специальных образцов из этих материалов на специальных испытательных машинах. Испытания проводятся в соответствии с государственными стандартами. Проводятся испытания на растяжение и сжатие, на твердость, на сопротивляемость ударным и циклически-переменным нагрузкам, на воздействие низких и высоких температур и др. Описание всех видов механических и других испытаний материалов приводится в специальной литературе. Основным видом исследований механических свойств материалов является испытание на растяжение. В данном разделе курса рассмотрим основные результаты статических испытаний металлов и древесины при центральном растяжении и сжатии.

Для испытаний на центральное растяжение применяются специальные цилиндрические (см. рисунок 26) или плоские (листовые) образцы, изготовленные из типовой партии материала. Изготавливают и испытывают несколько десятков одинаковых

образцов, причем результаты испытаний подвергаются статистической обработке. Цилиндрические образцы имеют рабочую часть длиной l₀, на которой при испытаниях измеряют удлинение, и два концевых участка, форма и размеры которых зависят от способов крепления образца в захватах испытательной машины. Диаметр рабочей части d₀ всех образцов испытуемой партии материала должен быть одинаковым, причем по ГОСТу его надо выбрать из диапазона (7 ÷ 10) мм. Применяют либо длинные образцы с соотношением

l₀ /d₀ = 10, либо короткие образцы с соотношением l₀ /d₀ = 5. Предпочтительными считаются образцы с размерами d₀ = 10 мм и l₀ = 100 мм либо l₀ = 50 мм. Поверхность рабочей части образцов обрабатывается шлифованием.

Испытания образцов на растяжение проводят на разрывных или универсальных машинах. Передача растягивающей силы F на образец осуществляется через концевые захваты. Специальное устройство машины обеспечивает передачу силы F строго вдоль центральной оси образца. Машины снабжены устройством для автоматической записи в определенном масштабе диаграммы растяжения, т. е. графика зависимости между силой F и удлинением образца Δl или графика зависимости между нормальным напряжением

σ = F/A_о и относительной продольной деформацией образца ε = Δl/l. В настоящее время применяются универсальные испытательные машины с современной микроэлектроникой, полностью автоматизирующей процесс испытаний, начиная от пуска машины до вывода полученных результатов измерений в программу-графопостроитель, на дисплей монитора и принтер.

d₀ = (7 ÷ 10) мм

F F

l₀ = 10 d₀ или l₀ = 5 d₀

Рисунок 26. Схема цилиндрического образца для испытаний на растяжение.