12.Диаграммы деформирования материалов.

Свойства материалов определяются экспериментально. Для этого используют образцы исследуемого материала различной конфигурации: плоские, цилиндрические, трубчатые.

При испытании на сжатие используют короткие цилиндрические образцы с отношением высоты к диаметру в пределах 1,5…3.

Испытания на растяжение и сжатие проводят на разрывных или универсальных машинах. В зависимости от метода приложения нагрузки машины бывают с механическим или гидравлическим приводомобычно с вертикальным расположением образца. Передача усилия на образец осуществляется через захваты.

Захватные части образца располагают в захватах машин и образец подвергают растяжению, или кручению. При испытании на сжатие образец устанавливают свободно между параллельными плитами. Прикладываемое усилие фиксируется датчиком нагрузки, расположенном в машине. Удлинение образца фиксируется с помощью либо встроенного датчика либо, что точнее, с помощью навесного тензометра, который располагается непосредственно на образце. Вся информация обрабатывается с помощью контроллера испытательной системы и выводится на компьютер для автоматической записи в определённом масштабе диаграммы растяжения, т.е. графика зависимости между растягивающей (сжимающей) силой и удлинением образца .

Вид диаграммы зависит от свойств материала и геометрии образца.

Чтобы исключить влияние геометрии, переходят к напряжениям и деформациям.

модуль упругости.

Полученная кривая условно может быть разделена на следующие 4 зоны.

Зона зона упругости. На упругом участке поведение материала записывается законом Гука. На этом участке в материале не происходит заметных структурных изменений.

Пределом пропорциональности называется наибольшее напряжение, до которого существует прямо пропорциональная зависимость между нагрузкой и деформацией.

Пределом упругости называется максимальное напряжение, при котором в материале не обнаруживается признаков пластической деформации.

Зона зона общей текучести. В этой зоне развиваются пластические деформации

Напряжение , при котором начинается пластическая деформация материала, называется физическим пределом текучести.

При дальнейшем нагружении криволинейная часть диаграммы переходит в горизонтальный участок площадку текучести. Здесь деформации растут без увеличения нагрузки.

Условный предел текучести – напряжение, при котором пластическая деформация ( относительное остаточное удлинение ), достигает 0,2%:

где – нагрузка, при которой пластическая деформация ε = 0,2 %.

Условный предел текучести определяется для материалов, у которых на диаграмме растяжения нет «площадки» текучести.

Зона зона упрочнения. Здесь удлинение образца сопровождается возрастанием нагрузки, но неизмеримо более медленным, чем на упругом участке. В стадии упрочнения на образце намечается место будущего разрыва, начинает образовываться шейка – местное сужение образца.

Напряжение, соответствующее наибольшей нагрузке, предшествующей разрушению образца, называется временным сопротивлением .

При максимальном усилии на образце возникает шейка. Дальнейшая деформация происходит в этой зоне образца. Сечение в середине шейки начинает быстро уменьшаться, напряжения в этом сечении растут. Вне области шейки напряжения уменьшаются, удлинения остальной части образца не происходит. В точке образец разрушается.

Зона зона местной текучести.

Истинное сопротивление разрыву – напряжение, определяемое отношением нагрузки в момент разрыва к площади поперечного сечения в месте разрыва:

где – нагрузка при разрыве образца (ордината точки );

– площадь поперечного сечения разрушенного образца в месте разрыва.

У пластичных материалов всегда , а у хрупких .

Если испытуемый образец, не доведя до разрушения, разгрузить (точка ), то в процессе разгрузки будет изображён линией , параллельнойупругому участку диаграммы.

необратимая или пластическая часть деформации.

обратимая или упругая часть деформации.

При повторном нагружении произойдёт движение до точки .Обе линии (разгрузки и нагрузки) образуют петлю гистерезиса. В результате этого предел текучести возрастает. Произошло увеличение предела текучести в результате пластических деформаций (наклёп). Если после разгрузки подвергнуть материал сжатию, то обнаружим уменьшение предела текучести.