ответы / см 3

Испытание материалов на растяжение-сжатие.

Испытание металлов на сжатие проводят на коротких цилиндрических образцах диаграммы сжатия пластичного и хрупкого материалов, полученные в результате испытания образцов из стали марки Ст3 (пластичный материал) и серого чугуна (хрупкий материал). На начальном этапе нагружения диаграмма сжатия малоуглеродистой пластической стали Ст3, так же, как и диаграмма растяжения - наклонная прямая. Затем диаграмма переходит в криволинейный участок – участок текучести. При сжатии площадка текучести не получается такой же ярко выраженной, как при растяжении. Пределы пропорциональности, упругости и текучести для стали при сжатии такие же, как при растяжении. Углы наклона прямолинейных участков диаграммы (рис. 2.10) при растяжении и при сжатии одинаковы, значит, модуль упругости при сжатии такой же, как и при растяжениим поперечные деформации образца затруднены из-за наличия трения. Поэтому при сжатии цилиндр приобретает форму бочонка. При увеличении нагрузки образец постепенно расплющивается, но разрушить его не удается и предел прочности установить нельзя. Для стали условно принимают, что величина предела прочности при сжатии такая же, как при растяжении. Чугунный образец при сжатии немного выпучивается в средней части и разрушается с образованием трещин под углом к продольной оси, примерно равным 450

Для проведения опытов на растяжение используют специально изготовленные образцы (рис. 2.5), которые закрепляются в захватах машины и растягиваются вплоть до разрушения. При этом зависимость между растягивающей силой F и удлинением образца l записывается в виде графика (рис. 2.6), который называется машинной диаграммой растяжения материала. Для изучения свойств материала удобно пользоваться диаграммой растяжения, устанавливающей связь между нормальным напряжением σ и продольной деформацией ε. Эту диаграмму называют условной диаграммой растяжения. При ее построении используют машинную диаграмму растяжения и формулы где l – удлинение образца, l0 – длина его рабочей части (рис. 2.5); F – растягивающая сила; А0 – первоначальная площадь поперечного сечения рабочей части образца. Для вычисления σ и ε значения F, l берутся из машинной диаграммы растяжения (рис. 2.6).

Диаграммы на растяжение-сжатие различных материалов рр

. Механические характеристики материалов. механические характеристики материалов, позволяющие оценить их прочностные и пластические свойства Начальный участок диаграммы ОА – прямая наклонная линия. Напряжения  в образце прямо пропорциональны деформации ε, соблюдается закон Гука:   E  . Точке А соответствует напряжение п – предел пропорциональности. Пределом пропорциональности называется наибольшее напряжение, при котором деформация в материале прямо пропорциональна нагрузке: После точки А линия диаграммы искривляется, закон Гука не выполняется. Вблизи точки А, на криволинейном участке диаграммы, можно отметить точку В, соответствующую пределу упругости у . Пределом упругости называется наибольшее напряжение, при котором в материале возникает только упругая деформация: Начиная от точки С, диаграмма имеет горизонтальный (или почти горизонтальный) участок, которому соответствует предел текучести T . На этом участке деформации растут без увеличения нагрузки. Пределом текучести называется напряжение, при котором деформация возрастает без заметного увеличения нагрузки: Горизонтальный участок диаграммы CD называют площадкой текучести. Площадка текучести ярко выражена только для малоуглеродистых сталей. Ее возникновение связано с явлением текучести в материале. Точке Е на диаграмме соответствует напряжение в – предел прочности. Пределом прочности называется максимальное напряжение, при котором образец не разрушается: После достижения точки Е диаграммы, образец в основном деформируется в окрестности одного наиболее ослабленного сечения, где начинает образовываться шейка Если, начиная с некоторой точки К диаграммы (рис. 2.6, 2.7), разгружать образец (уменьшать растягивающую силу F ), то линия диаграммы будет представлена прямой КК1, параллельной прямой ОА. Отрезок ОК1 равен величине остаточной (пластической) деформации Полная деформация, соответствующая точке К диаграммы   у ос при возникновении в образце напряжений выше предела текучести и при последующей его разгрузке, свойства материала образца изменяются, исчезает площадка текучести, повышается предел пропорциональности. Такое изменение свойств металла носит название наклепа .Для Высокоуглеродистых сталей и др не имеющ площадк текуч условно считают равным напряжению, при котором остаточная деформация образца составляет 0,2 % его первоначальной длины. Эта величина напряжения называется условным пределом текучести и обозначается  0,2 . К прочностным характеристикам материала относятся предел пропорциональности п , предел упругости у , предел текучести Т , предел прочности в (временный предел прочности). Пластичность материала характеризуется относительным остаточным удлинением при разрыве  и относительным остаточным поперечным сужением при разрыве Для определения характеристик пластичности после разрушения образца измеряют диаметр шейки dш и длину рабочей части образца после разрушения P l . Затем вычисляют площадь поперечного сечения шейки / 4 2 Aш  dш и определяют остаточное удлинение 0 l l l  P  P  разрушенного образца. В зависимости от величин δ и ψ, конструкционные материалы условно делятся на пластичные и хрупкие. Материал считается пластичным, если относительная остаточная деформация  больше 5 %

Пластичные и хрупкие материалы. ооПластичные материалы (стали, алюминиевые сплавы, медь)

имеют диаграммы растяжения, подобные диаграмме стали Ст3 (в ряде

случаев без площадки текучести) и аналогичную форму разрушения.

Хрупкие материалы (чугун, бетон, кирпич, стекло) имеют диаграммы

растяжения, подобные диаграмме чугуна, и сходную форму разрушения

Допускаемые напряжения, коэффициент запаса прочности оо

. Условие прочности при растяжении-сжатии. Ии Стержень при растяжении и сжатии не будет разрушаться, если возникающее в нем максимальное напряжение не превышает допускаемой величины. Условие прочности имеет вид Здесь  – допускаемое напряжение, величина которого вычисляется по формуле где  О – опасное (предельное) напряжение, определяемое экспериментально; n – коэффициент запаса прочности. Значение коэффициента n зависит от предназначения конструкции и условий ее эксплуатации Для пластичных материалов за предельное (опасное) напряжение  О обычно принимается предел текучести  Т . Для хрупких, а в некоторых случаях и для умеренно пластичных материалов за  О принимается предел прочности в . Величина коэффициента запаса прочности n назначается с учетом многих факторов: используемая для расчетов теория, условия эксплуатации конструкции, наличие требований по безопасности объекта, принятые в отрасли промышленности. Во многих случаях n = 1,4  3. Например, при проектировании машин и аппаратов химических производств, в ряде случаев полагают n = 1,5.