книги из ГПНТБ / Кузнецов В.И. Машиностроительные материалы и технология их обработки

рой величины, характеризуемой определенным допуском и устанавливаемой техническими условиями (например, 0,001, 0,003, 0,05, 0,03%).

о„ = ——^—кГ/м и2.

уко­

п р е д е л т е к у ч е с т и <тт — наименьшее напряже­ ние, при котором, несмотря на продолжающуюся дефор­ мацию испытуемого образца, не происходит заметного увеличения нагрузки.

ат= - Рт— КГ'ММ2.

ТFo

Обычно принято считать пределом текучести напря­ жение, при котором остаточная деформация образца достигает 0,2% (допускаются другие величины остаточ­ ной деформации, устанавливаемые техническими усло­ виями).

П р е д е л п р о ч н о с т и (или временное сопротивле­ ние) о в — условное напряжение, отвечающее наиболь­ шей нагрузке, предшествовавшей разрушению образца.

%= - ^ —кГ/мм?.

го

Вкачестве примера приводим механические характе­ ристики малоуглеродистой стали:

С 1 января 1963 г. введен в действие Государственный стандарт ГОСТ 9867—61, которым вводится новая система измерений «СИ»' (система интернациональная).

В ряде случаев возникает необходимость пересчета применяемых единиц в единицы системы СИ, Так, например, для пересчета еди-

20

Иицы килограмм-сила п единицу ныотои необходимо пользоваться установленным соотношением между единицей килограмм-сила и единицей ньютон:

1 кгс=1 к Г = 6,80665 я.

Однако подавляющее большинство случаев пересчета может быть значительно упрощено, так как с точностью около 2% можнб принять, что

1 кгс= 1 /сГдгЮ я.

Этим простым соотношением можно пользоваться во всех слу­ чаях практики, когда представляется возможным пренебречь ука­ занной выше разницей в 2%.

По аналогии работу по системе СИ выражают в джоулях. В этом случае имеем

1 кГ-м—9.806G5 дж * 10 дж.

Эти допущения одобрены Комитетом стандартов, мер и измери­ тельных приборов при Совете Министров СССР (журнал «Измери­

Следует напомнить, что удлинение стержня сопро­ вождается сокращением его поперечных размеров. Одна­ ко при определении механических характеристик— пре­ делов пропорциональности, упругости, текучести и проч­ ности — пользуются первоначальной площадью сечения образца F0.

21

Определение предела пропорциональности и предела текучести. Из диаграммы растяжения (рис. 7) видно, что точка А является условной, поэтому в инженерной практике пользуются несколькими методами для опреде­ ления предела пропорциональности.

По одному из этих методов (рис. 8) предел пропор­ циональности определяется как напряжение, при кото­ ром остаточная деформация е равна 3 -10-4 процента расчетной длины образца. Этот метод, как и другие, дает произвольное значение предела пропорциональ­ ности.

Определение предела текучести по диаграмме испы­ тания на растяжение аналогично определению предела

22

пропорциональности. За предел текучести принимают напряжение, при котором остаточная деформация (удли­ нение) равна 0,2% расчетной длины (рис. 9).

* * *

Существуют также испытания металлов на сжатие,

угольного поперечного сечения, положенных на две опо­ ры и нагружаемых медленно возрастающей силой, дей­ ствующей перпендикулярно от образца. При изгибе опре­

конечных сечениях рабочей части образца двух равных, но противоположно направленных моментов перпенди­ кулярно оси образца.

Предел текучести при кручении тг — касательное напряжение, при котором образец получает остаточный сдвиг, равный 0,3%.

Предел прочности при кручении тв — касательное напряжение, соответствующее наибольшему скручиваю­ щему моменту, предшествовавшему разрушению об­

разца.

Явление сдвига осложняется изгибом и смятием испытуемого материала, поэтому испытание на сдвиг пригодно только для его приближенной оценки.

23

Кроме статических методов определения физико­ механических свойств материалов, существуют и другие методы, как например динамические испытания при нор­ мальной и повышенной температурах. К испытаниям при повышенной температуре относятся испытания на пол­ зучесть и на длительную прочность. Кроме этого, произ­ водят испытания материалов и деталей машин на трение и изнашивание.

Существуют и другие методы испытаний, как напри­ мер определение технологических свойств материалов.

Иногда определяют состав и физические свойства материалов при помощи химического анализа материа­ лов, спектрального анализа, электрохимического фазо­ вого анализа, магнито-структурного анализа, рентгено- и гамма-дефектоскопии, капиллярных методов дефекто­ скопии.

Производят испытания материалов на коррозию и на химическую стойкость.

§ 3. ОПРЕДЕЛЕНИЕ МЕРЫ ПЛАСТИЧНОСТИ

Рассмотрим диаграмму растяжения, которая построе­ на как зависимость абсолютных деформаций А/ от при­ ложенных к образцу усилий Р (рис. 10).

Отрезок абсциссы 0 0 ' = А1 представляет собой вели­ чину остающегося после разрыва удлинения образца. Эта величина тем больше, чем больше длина выбранного для измерений образца и чем пластичнее материал.

Отношение удлинения А/ к первоначальной длине 1о принимается за меру пластичности материала, т. е. его способности испытывать большие деформации без раз­ рушения.

По этой характеристике принято разделять материа­ лы на пластичные и хрупкие.

24

Мера пластичности материала, выраженная в про­ центах, называется остаточным относительным удлине­ нием образца после разрыва и для обычно применяемых сортов стали колеблется в пределах от 8 до 28%■

8 = е т % = - ^ т % .

‘о

П л а с т и ч е с к и м и м а т е р и а л а м и обычно счи­ тают такие, для которых удлинение при разрыве более

Рис. 10. Определение меры пластичности.

5% расчетной длины. Х р у п к и м и м а т е р и а л а м и называются такие, для которых удлинение при разрыве меньше 5% расчетной длины.

Экспериментально установлено, что при растяжении стержня происходит не только увеличение его продоль­ ных размеров, но и уменьшение поперечных (рис. 11).

Величину А/, на которую увеличилась первоначаль­ ная длина %стержня, называют абсолютным удлине­

25

нием, а отношение абсолютного удлинения к первона­ чальной длине /0 стержня — относительным удлинением и обозначают через е.

ь

Рис. 11. Измерение поперечных размеров при дефор­ мации.

26

Для поперечных деформаций будем иметь абсолют­ ное сужение

Дb = bx— 60,

и относительное сужение

*0

где Ь0— какой-либо поперечный размер стержня.

Опыт показывает, что между величинами деформа­ ций и нагрузкой существует линейная зависимость, что напряжение пропорционально относительному удлине­ нию (закон пропорциональности — закон Гука), т. е.

а = Ее,

где Е — коэффициент пропорциональности, называемый

теризует сопротивляемость материала упругой дефор­ мации при растяжении, т. е. его упругие свойства, и является постоянной для данного материала величиной, определяемой экспериментально.

Величина модуля упругости определяется природой упругих тел. Тела, у которых природа упругости энерге­ тическая (металлы, минералы и т. д.), обладают боль­ шим модулем упругости.

При равномерном растяжении напряжение опреде­ ляется по формуле

Р

Тогда, исходя из закона пропорциональности, абсо­ лютное удлинение можмо определить формулой

Д/ = Р1о £F0

27

Экспериментально установлено, что между относи­ тельным сужением и относительным удлинением суще­ ствует зависимость следующего вида:

е* = (as.

Коэффициент пропорциональности ц (абсолютная величина отношения относительной поперечной дефор­ мации к продольной) принято называть коэффициентом

28

Таблица 1

Значения модуля упругости и коэффициента поперечного сжатия

Следовательно,

tga = Е г

т. е. числовая величина модуля упругости первого рода может быть определена как тангенс угла наклона прямо­ линейного участка диаграммы к оси абсцисс.

29