14 Вопрос

Применяемые в инженерной практике материалы можно разделить на 2 группы: пластичные, которые разрушаются после появления значительных остаточных деформаций и хрупкие, которые разрушаются при весьма малых деформациях.

 

  Это деление является условным, ибо один и тот же материал в зависимости от характера напряженного состояния, температуры и скорости деформирования может вести себя, как пластичный или как хрупкий. Поэтому при решении задач по сопромату правильнее говорить о пластичном или хрупком состоянии материала.

 

  Основные механические характеристики пластичного материала

(например, малоуглеродистой стали) определяются при испытании на растяжение.

На рис. 6,а показана типичная диаграмма растяжения образца из малоуглеродистой стали. Диаграмма характеризует поведение данного индивидуального образца с его конкретными размерами. Для того тобы получить механические характеристики исследуемого материала, необходимо исключить влияние абсолютных размеров образца. С этой целью диаграмму перестраивают в координатах

 

где Ао и l - соответственно начальная площадь поперечного сечения и начальная расчетная длина образца (рис. 6 б).

 

  Характер диаграммы после такой .перестройки сохраняется, изменяется лишь масштаб. Эта диаграмма называется диаграммой растяжения материала или диаграммой напряжений, и ее. ординаты дают величины механических характеристик исследуемого материала. В начальной стадии испытания (до точки А с координатой Fпц) зависимость между силой и удлинением линейна, т.е. справедлив закон Гука. Участок диаграммы ОА называется зоной пропорциональности. При растягивающей силе Fу , почти не отличающейся от Fпц, в образце возникают первые остаточные деформации. Участок 0В - зона упругости. При достижении растягивающей силой значения Fт (точка С) наблюдается рост удлинения без увеличения нагрузки. Это явление называется текучестью металла. Соответствующий участок диаграммы (почти горизонтальная линия) называется площадкой текучести.

   В этой стадии деформации полированная поверхность образца становится матовой и на ней можно обнаружить сетку линий, наклоненных к оси образца под углом примерно 45°. Это линии Людерса-Чернова, представляющие собой следы сдвигов частиц материала. Направление указанных линий соответствует площадкам, на которых при растяжении образца возникают наибольшие касательные напряжения. 

 

  По окончании стадии текучести материал вновь начинает сопротивляться деформации, здесь связь между силой и удлинением не линейна: удлинение растет быстрее нагрузки. Этот участок диаграммы

(СД) называют зоной упрочнения. При силе примерно равной Fmax на образце появляется местное утоньшение - шейка, в результате сопротивление образца падает и его разрыв происходит при силе, меньшей Fпч. Участок диаграммы ДЕ - зона локализации деформаций. При решении задач по сопромату наиболее важням является участок, при котором деформация прямопропрциональна нагрузке.

 

15 Вопрос

Понятие диаграммы растяжения встречается в лекции Испытание материала на растяжение. Диаграмма растяжения для разных материалов имеет неодинаковый вид. На рис. 2.4 из лекции по ссылке выше приведена диаграмма растяжения для стали Ст. 3. Этот материал относится к пластичным материалам, которые имеют площадку текучести, и разрушаются при больших остаточных деформациях.

Необходимо, правда, отметить, что не для всех пластичных материалов площадка текучести имеет четко выраженный характер. Для таких материалов вводится понятие условного (или технического) предела текучести, представляющего собой напряжение, которое возникает в материале образца при относительном удлинении, равном 0,2 %. Иногда условный предел текучести обозначают  .

Заметим, что пластичность – это положительное свойство материала. Она играет большую роль в обеспечении безопасности и надежности конструкций.

Пластические свойства материала оцениваются следующими двумя характеристиками, которые также определяют при испытании на растяжение:

относительным остаточным удлинением образца при разрыве (%):

,

где  – конечная длина расчетной части образца;

относительным поперечным сужением образца при разрыве(в %):

,

где  – площадь поперечного сечения образца в месте разрыва.

Но существуют материалы, например чугун, которые характерны тем, что они вообще не имеют площадки текучести, и их разрушение происходит без образования шейки (диаграмма растяжениядля них обрывается сразу же после достижения предела прочности) и при очень малых остаточных деформациях (хрупкие материалы).