Экспериментально получена зависимостьпоп = − · закон Пуассона, где продольная деформация,
коэффициент Пуассона или коэффициент поперечной деформации ( = 0 ... 0,5).
2.4.Испытания на растяжение. Основные механические характеристики
Для выявления способности деталей, материалов сопротивляться разрушению проводятся испытания стандартных лабораторных образцов на растяжение вплоть до разрушения. Существуют также испытания на срез, изгиб, кручение, сжатие.
Все материалы условно делятся на пластичные и хрупкие. Разрушению первых предшествуют большие пластические деформации, вторыхмалые.
Для испытаний на растяжение существуют специальные разрывные машины. Испытания проводятся на образцах, форма, размеры и каче- ство обработки которых оговорены в соответствующем ГОСТе. Изобразим цилиндрический образец (рис. 2.4.1) диаметром и длиной ра-
бочей части .
В процессе испытаний автоматически записывается график зависимости удлинения образца от действующей силы машинная
Домашняя
JJ II
J
I
Назад
На весь экран
Закрыть
Домашняя
JJ II
J I
Назад
На весь экран
Рис. 2.4.1. Образец для испытаний на растяжение
диаграмма (диаграмма растяжения). Изобразим диаграмму растяжения для малоуглеродистой стали (рис. 2.4.2).
До точки зависимость между и линейная. Это область
действия закона Гука. В этой области работают все детали машин. До точки деформации упругие. В точке наблюдается площадка те-
кучести (когда удлинение образца раст¼т при постоянной силе). Далее
Закрыть
Домашняя
JJ II
J I
Назад
На весь экран
Рис. 2.4.2. Диаграмма растяжения малоуглеродистой стали
начинается кривая упрочнения. Перед точкой в рабочей части образ-
ца образуется так называемая шейка и дальнейший рост деформаций всего образца обусловлен деформациями в шейке. После точки на-
грузка снижается, так как резко уменьшается площадь поперечного сечения образца и в точке наступает разрушение.
О законе разгрузки и повторного нагружения. Образец нагружаем до точки , а затем разгружаем. Разгрузка ид¼т по прямой, параллель-
ной прямой действия закона Гука. Повторное нагружение происходит по той же прямой до точки , а затем воспроизводится оставшаяся
часть диаграммы. Полное удлинение образца состоит из упругой
Закрыть
упр и остаточной ост деформаций, = упр + ост.
Измерив длину рабочей части после разрушения к (состыковав ча-
сти), определим ост |
= к − |
обсолютное остаточное удлинение |
||
разр |
|
|
|
|
после разрушения и введ¼м первую механическую характеристику |
||||
|
разр |
|
||
|
= |
|
ост |
· 100%, |
|
|
|
||
где относительное остаточное удлинение после разрушения. Характеристика никогда не определяется по диаграмме, а опре-
деляется на образце на расч¼тной длине . Обычно = 10 ; для укоро- ченных образцов = 5 ( 5 > 10).
После разрушения образца замеряется диаметр шейки к, вычисляется площадь шейки к и определяется следующая характеристика материала
= − к · 100%,
где относительное остаточное сужение после разрушения,
начальная площадь.
Эти две характеристики и определяют пластичность материала
и называются деформационными.
На диаграмме растяжения ординаты и абсциссы зависят от размеров образца, поэтому е¼ перестраивают. Вместо рассматривают
= , а вместо = . В результате получим график, называемый диаграммой условных напряжений (рис. 2.4.3).
Домашняя
JJ II
J
I
Назад
На весь экран
Закрыть
Домашняя
JJ II
J I
Назад
На весь экран
Рис. 2.4.3. Диаграмма условных напряжений малоуглеродистой стали
Характерные ординаты этой диаграммы являются механическими характеристиками материала (характеристики прочности).
п предел пропорциональности наибольшее напряжение, до
которого справедлив закон Гука.
у предел упругости наибольшее напряжение, до которого практически не возникают ( ост < 0, 005) пластические деформации.
т предел текучести напряжение, при котором наблюдается
рост деформаций при постоянной нагрузке.
в предел прочности отношение наибольшей нагрузки, кото-
рую выдержит образец до разрушения, к первоначальной площади его поперечного сечения.
Закрыть
Пример прочностных характеристик для малоуглеродистой стали 20: п = 200 ÌÏà; у = 220 ÌÏà; т = 240 ÌÏà; в = 400 ÌÏà.
Диаграммы напряжений большинства конструкционных материалов не имеют площадки текучести (рис. 2.4.4).
Рис. 2.4.4. Диаграмма напряжений материлов, не имеющих площадки текучести
Для таких материалов вводится понятие условного предела текуче- ñòè 0,2 это напряжение, при котором остаточные деформации равны 0,2 %.
О законе разгрузки и повторного нагружения применительно к диаграмме напряжений. Образец нагружается до точки , а затем раз-
гружается (рис. 2.4.3). Разгрузка происходит по прямой, параллель-
Домашняя
JJ II
J
I
Назад
На весь экран
Закрыть
ной гуковскому участку диаграммы. В результате предварительного нагружения материал образца будет иметь другие механические характеристики, которые обусловлены накл¼пом.
Накл¼п или нагартовка это увеличение прочностных (кроме ) è уменьшение деформационных характеристик материала в результате предварительного нагружения за предел текучести.
Деление материалов на пластичные и хрупкие довольно условное. Хрупкие материалы, как правило, неравнопрочны . Сжатию они сопротивляются лучше, чем растяжению (рис. 2.4.5), òî åñòü вс > вр.
Рис. 2.4.5. Диаграмма напряжений хрупкого материала
Домашняя
JJ II
J
I
Назад
На весь экран
Закрыть