Краткий курс теории

а) б) в)

Характер поведения и разрушения при сжатии хрупких материалов резко отличается от поведения пластичных материалов. Хрупкие материалы при сжатии (также как и при растяжении) разрушаются при очень малых продольных деформациях образца, а само разрушение происходит внезапно. Кроме того, предел прочности у хрупких материалов при сжатии много больше предела прочности при растяжении. В качестве примера рассмотрим поведение при сжатии образца из серого чугуна и соответствующую диаграмму сжатия(1) и растяжения (2).

В начале нагружения образца диаграмма представляет собой кривую (1) с небольшой кривизной, затем кривизна увеличивается. При максимальном значении напряжения, которое принимается за предел прочности при сжатии σ_пчс, диаграмма резко обрывается и происходит разрушение образца. Перед разрушением на поверхности образца появляется ряд наклонных трещин, направленных под углом 45° к его продольной оси. В момент разрушения в средней части происходит откалывание материала, и образец принимает вид двух усечённых конусов, соединенных меньшими основаниями. Примерно такую же диаграмму сжатия имеют образцы приготовленных из цемента, бетона и других хрупких материалов. Сам же процесс разрушения может происходить по-разному в зависимости от условий контакта по поверхности между образцом и плитами испытательного процесса. Если между образцом и плитами процесса имеется трение, то образец разрушается путем выкалывания материала в средней его части, принимая вид двух усечённых пирамид. Если же трение отсутствует (которое устраняется путем смазки этих поверхностей), то образец раскалываемся по продольному направлению на несколько продольных частей. В результате проведения механических испытаний устанавливают предельные напряжения, при котором образец от действия статических нагрузок разрушается. Предельным (опасным) напряжением для хрупких материалов является предел прочности σ_пч, значение которого при растяжении и сжатии различно:

σ_пчр,≤ σ_пчс.

Ход работы

Испытания производятся при нормальном давлении, и температуре на машине ИМ-4Р. Цена деления - 100Н.

1. Испытуемый чугунный образец до опыта

Геометрические параметры образца:

а = мм, ширина образца

lo = мм, высота образца

b = мм, длина образца

А=a b мм², площадь поперечного сечения образца

2. Установить образец в захваты разрывной машины и настроить диаграммный аппарат.

3. Произвести включение электродвигателя и произвести нагружения на сжатие до разрушения образца

4. Снять с барабана диаграмму сжатия образца и обработать её

5. Чугунный образец после опыта

Рисунок образца после опыта

Fсж = Н, нагрузка, которую выдерживает образец

Fmax = Н, нагрузка, при которой происходит

разрушение образца

=45^о угол наклона плоскости разрушения

σ_max Н/мм², предел прочности образца

при сжатии

τ_max=(σ_пчс/2)sin2 φ= Н/мм², касательное напряжение в плоскости разрушения