Определение предела пропорциональности (σпц)

Предел пропорциональности определяют как отношение Р_пц к начальной площади поперечного сечения:

Для определения величины нагрузки, соответствующей пределу пропорциональности, необходимо выполнить геометрические построения рис.89. Определяем угол наклона α₁. Далее из соотношения вычисляем угол α₂ и под этим углом проводим касательную к диаграмме растяжения. Величина нагрузки в точке касания и принимается для определения предела пропорциональности.

Определение предела упругости

Для определения предела упругости необходимо задаться допуском на остаточную деформацию в пределах от 0,01 до 0,001%. Находим точку на оси удлинений, соответствующую заданному допуску и через эту точку проводим прямую параллельно участку пропорциональности до пересечения с диаграммой, рис.89. Определяем величину усилия, соответствующую полученной точке, и вычисляем:

Определение предела текучести

Если на диаграмме растяжения имеется площадка текучести (рис.88,кривая 1), то определяется физический предел текучести. Для этого необходимо определить нагрузку, соответствующую площадке текучести, и отнести ее к начальной площади поперечного сечения образца:

Если на диаграмме нет площадки текучести (рис.88, кривая 2), то определяется условный предел текучести. Для его определения необходимо задаться допуском на остаточную деформацию равным 0,2% находим точку, соответствующую этому допуску, на оси Δl₀₂ и проводим через эту точку прямую параллельно участку пропорциональности до пересечения с диаграммой. По величине нагрузки в этой точке вычисляем .

Если на диаграмме наблюдается зуб текучести (кривая 4, рис.88), то определяется верхний σ_тв и нижний предел σ_тн текучести. Для этого определяем величины нагрузок Р_тв и Р_тн и вычисляем пределы текучести:

, .

Рис.89. Диаграмма растяжения

Рис.90. Диаграмма кручения

Рис.91. Приведенная диаграмма кручения

Определение истинного предела прочности

Для определения истинного предела прочности необходимо по диаграмме растяжения найти величину нагрузки, соответствующую моменту разрушения Р_к и определить площадь сечения в месте разрушения

14. Испытание на кручение

Испытание на кручение является одним из распространенных методов испытания материалов. Испытание на кручение производится в соответствии с ГОСТ 3565 – 80 и относится к более мягким способам нагружения. Коэффициент жесткости нагружения , что позволяет более надежно определять характеристики пластичности для хрупких материалов.

Преимуществом испытания на кручение перед другими методами является тождество деформации в сечении и по длине образца от начала испытания до разрушения. В процессе испытания не меняется ни длина, ни площадь поперечного сечения.

Другим достоинством испытания на кручение является возможность определения вида разрушения по излому образцов. При вязком разрушении будем иметь разрушение срезом, а при хрупком – сколом.

При испытании на кручение используется чаще всего цилиндрические образцы диаметром 10 мм и рабочей длиной 100 мм.

ГОСТом допускается использование и других размеров при соблюдении принципа подобия: .

Для испытания на кручение могут использоваться машины как горизонтального, так и вертикального исполнения, с одним или двумя активными захватами образцов. Чаще всего используются машины на кручение с одним активным захватом. В качестве меры деформации при кручении используется угол закручивания. Величина угла закручивания определяется с помощью шкалы, закрепленной на активном захвате.

В процессе испытания производится запись диаграммы кручения, рис.90, по которой рассчитываются характеристики механических свойств:

G – модуль сдвига

τ_пц - предел пропорциональности

τ_оз – условный предел текучести

τ_пч – условный предел прочности

t_к – истинный предел прочности

γ – относительный сдвиг

Определение модуля сдвига

Для определения модуля сдвига необходимо на диаграмме кручения выделить участок пропорциональности и на нем взять несколько точек, не выходя из области упругой деформации, рис.90. Для каждой точки определить величины крутящих моментов и величины углов закручивания.

Зная моменты, углы закручивания и геометрические размеры образца, рассчитываем модули сдвига по формуле:

, где:

l – длина образца

φ – угол закручивания

I_р – полярный момент инерции образца, определяемый по формуле:

По расчетным значениям определяем среднюю величину модуля сдвига: