
- •Введение
- •1. Классификация типов испытаний
- •Статические методы испытаний характеризуются следующими особенностями:
- •2. Взаимосвязь структуры и механических свойств конструкционных материалов
- •3.Напряжения и способы снижения напряженного состояния
- •4. Деформация и описание деформированного состояния
- •5. Упругость и упругие свойства материалов
- •5.1. Вывод элементарного закона на основе анализа взаимодействия атомов в кристаллической решетке
- •5.2. Влияние различных факторов на модули упругости
- •5.3. Методы определения модулей упругости
- •5.3.1. Статические методы определения модулей упругости
- •5.3.2. Динамические методы определения модулей упругости
- •6. Неупругость металлов и сплавов
- •7. Пластическая деформация
- •7.1. Потеря устойчивости деформации
- •7.2 Деформационное упрочнение
- •7.3. Влияние различных факторов на эффект деформационного упрочнения
- •7.3.1. Влияние температуры на эффект деформационного упрочнения
- •7.3.2. Влияние химического состава на эффект деформационного упрочнения
- •7.3.3. Влияние размера зерна на эффект упрочнения
- •7.3.4. Влияние скорости деформации на эффект упрочнения
- •8. Разрушение
- •8.1. Механизмы зарождения трещины
- •8.1.1. Механизм Стро-Мотта
- •8.1.2. Механизм Коттрелла
- •8.1.3. Механизм зарождения трещины при пересечении двойников
- •8.1.4. Механизм зарождения трещины у дислокационной границы наклона
- •8.2. Хрупкое разрушение
- •Зарождение трещины;
- •Развитие трещины.
- •8.3. Развитие хрупкой трещины
- •8.4. Вязкое разрушение
- •8.5. Влияние различных факторов на характер разрушения
- •8.5.1. Влияние температуры на характер разрушения
- •8.5.2. Влияние деформации на характер разрушения
- •8.5.3. Влияние способа приложения нагрузки на характер разрушения
- •8.5.4. Влияние химического состава и структуры на характер разрушения
- •8.5.5. Влияние масштабного фактора
- •8.5.6. Влияние окружающей среды на характер разрушения
- •9. Особенности строения и свойства полимерных материалов
- •9.1. Особенности строения полимеров
- •9.2. Особенности деформации полимеров
- •9.3. Модельный метод изучения деформации полимера
- •9.4. Закономерности разрушения полимеров
- •10.Усталость материалов
- •10.1. Механизм усталостного разрушения
- •10.2. Механизмы зарождения усталостных трещин
- •10.3. Механизм развития усталостной трещины
- •10.4. Влияние различных факторов на усталостную прочность
- •10.4.1. Влияние температуры
- •10.4.2.Влияние остаточных напряжений
- •10.4.3 Влияние концентратора напряжений
- •10.4.4 Влияние частоты приложения нагрузки
- •10.4.5 Влияние масштабного фактора
- •10.4.6 Влияние недогрузок и перегрузок
- •10.5 Термическая усталость
- •11. Ползучесть металлов и сплавов
- •11.1 Сдвиговый механизм ползучести
- •11.2 Механизм диффузионной пластичности
- •11.3 Механизм зернограничной ползучести
- •11.4 Механизм разрушения при ползучести
- •Зарождение трещины;
- •Развитие трещины.
- •11.5 Влияние растворенных элементов и выделений на ползучесть
- •12. Методы определения твердости металлов
- •12.1 Метод Бринелля
- •12.2. Метод Роквелла
- •12.3. Метод Виккерса
- •12.4. Метод Шора
- •1.Головка 2.Шарик 3.Эталон 4.Образец
- •12.5. Метод Польди
- •12.6. Определение твердости царапанием
- •13. Испытание на растяжение
- •Определение предела пропорциональности (σпц)
- •Определение предела упругости
- •Определение предела текучести
- •Определение истинного предела прочности
- •14. Испытание на кручение
- •Определение предела пропорциональности
- •Определение условного предела текучести
- •Определение истинного предела прочности
- •Определение остаточного сдвига
- •15. Испытание на сжатие
- •16. Технологические испытания
- •16.1. Испытание на вытяжку по Эриксену
- •16.2. Испытание на изгиб
- •16.3. Испытание на износ
- •17. Испытание на ползучесть
- •18. Динамические методы определения характеристик механических свойств
- •18.1. Испытание ударной вязкости
- •18.2. Определение ударной вязкости при динамическом кручении
- •18.3. Методы разделения ударной вязкости
- •18.3.1. Методика Оттани
- •18.3.2. Методика Дроздовского
- •18.3.3. Методика Гуляева
- •18.3.4. Методика Лившица-Рахманова
- •18.4. Методика определения порога хладноломкости
- •19. Методы оценки склонности материалов к хрупкому разрушению
- •19.1 Методика оценки склонности материалов к хрупкому разрушению при испытании на внецентровое растяжение
- •19.2 Методика оценки склонности материалов к хрупкому разрушению по критическому раскрытию трещины
- •19.2.1 Теоретическое и экспериментальное обоснование приложимости методики раскрытия трещины
- •19.2.2 Экспериментальное определение раскрытия трещины
- •19.3 Методика оценки сопротивления развитию усталостной трещины
- •19.4 Методика оценки температуры остановки трещины
- •19.4.1. Влияние размера трещины на температуру перехода из вязкого состояния в хрупкое состояние для сплавов на основе железа
- •20. Вязкость разрушения
- •20.1 Теоретическое обоснование методики определения вязкости разрушения
- •20.2 Экспериментальное определение вязкости разрушения
- •За истинное значение к1с принимается то значение, которое будет удовлетворять выражению:
5.3. Методы определения модулей упругости
Экспериментальные методы определения модулей упругости, в зависимости от способа приложения нагрузки, можно разделить на 2 вида:
Статические методы.
Динамические методы.
К статическим методам, позволяющим определить модуль упругости, относятся:
1. испытание на растяжение и сжатие.
2. испытание на кручение.
5.3.1. Статические методы определения модулей упругости
Статические методы имеют тот существенный недостаток, что необходимо добиваться значительных деформаций, при которых возникает опасность выхода из области чисто упругой деформации.
Для определения модуля упругости при растяжении необходимо иметь идеальную диаграмму растяжения, на которой бы не было никаких скачков. Это возможно в случае использования жестких машин, которые исключали бы рассеивание упругой энергии в самой испытательной машине. Имея в распоряжении диаграмму растяжения, рис.25 возможно рассчитать величину модуля упругости. Для этого необходимо на диаграмме выделить участок пропорциональности и разбить его на несколько участков. На каждом участке необходимо определить величины нагрузке, прикладываемых к образцу, и величины деформаций при заданной нагрузке, рис.25.
На каждом участке, зная величины нагрузок и деформаций, определим приращения нагрузки:
Δ Р1=Р1 – Р0, Δ Р2=Р2 – Р1, Δ Р1=Р3 – Р2
и приращение деформаций
;
;
Δε1=ε1 – ε0, Δε2=ε2 – ε1, Δε3=ε3 – ε1
Принимая постоянство площади поперечного сечения в области упругой деформации определим величины напряжений на каждом участке и их приращение
,
,
;
;
Используя элементарный закон Гука, рассчитали величины модулей упругости на каждом участке, как отношение малого приращения напряжения к малому приращению деформации.
,
,
На основании модулей упругости на участках определим среднюю величину модуля упругости:
Учитывая то, что любые геометрические построения сопровождаются определенными ошибками, расчетные значения в какой то степени будут неточными.
Для более точного определения модуля упругости следует пользоваться не диаграммой растяжения, а использовать метод ступенчатого
нагружения, при котором фиксируется величина нагрузки и величина деформации, соответствующая данной нагрузке. Для определения величины деформации на образец устанавливается тензометр.
После каждой ступени нагружения производим разгрузку. Если нагрузка и деформация вернулись к нулю, то это означает, что мы не вышли из упругой области. Вновь нагружаем и разгружаем до тех пор пока не будет зафиксировано остаточная деформация. Последнее нагружение отбрасываем и рассчитываем модуль упругости на каждом участке и его среднюю величину.
Для определения модуля сдвига необходимо записать идеальную диаграмму кручения, выделить участок и разбить его на участки, рис. 26.
Определив значения крутящих моментов Мкр1, Мкр2, Мкр3 и углов закручивания Δφ1, Δφ2, Δφ3 рассчитывается величина модуля сдвига на каждом участке по формуле:
,
где
Мкр – крутящий момент;
l – расчетная длина образца;
-
разность углов закручивания на каждом
участке;
IP
– полярный момент инерции (
).
По значениям модулей сдвига на участках рассчитывается средняя величина модуля сдвига:
.