Механические свойства

Упругость – свойство твердого тела самопроизвольно восстанавливать первоначальную форму и размеры после прекращения действия внешней нагрузки. Упругая деформация полностью исчезает после прекращения действия внешней силы, поэтому ее называют обратимой.

Пластичность – свойство твердого тела изменять форму или размеры под действием внешних сил, не разрушаясь, причем после прекращения действия силы тело не может самопроизвольно восстанавливать свои размеры и форму, и в теле остается некоторая остаточная деформация, называемая пластичной деформацией.

Пластическую или остаточную деформацию, не исчезающую после снятия нагрузки, называют необратимой.

Хрупкость – способность твердого тела разрушаться без образования заметных остаточных деформаций.

Напряжение – мера внутренних сил, возникающая в деформируемом теле под воздействием внешних сил.

Прочность – свойство материалов сопротивляться разрушению под действием внутренних напряжений, вызванных внешними силами или другими факторами (усадка, неравномерное нагревание и т.д.).

Прочность материала оценивают пределом прочности, определенным при данном виде деформации:

Предел прочности при сжатии вычисляют по формуле R_сж, кгс/см² (МПа), определяют как отношение разрушающей силы к площади поперечного сечения: где P – разрушающая нагрузка при сжатии, кгс; S – площадь поперечного сечения, см².

При испытании образцов: 1. образцов-балочек размером 4 × 4 × 16см– S=25см² (площадь металлических пластин);

2. образцов кубов – S=площади поперечного сечения см².

Предел прочности при изгибе вычисляют по формуле R_изг, кгс/см² (МПа):

где P – разрушающая нагрузка при изгибе, кгс; l – расстояние между опорами (образцов-балочек размером 4 × 4 × 16см – l=10 см; при испытании керамического кирпича – l=20см); b – ширина образца, см; h – высота образца, см.

Предел прочности при осевом сжатии R_сж, кгс/см² (МПа) равен частному от давления разрушающей силы на первоначальную площадь поперечного сечения образца (куба, цилиндра, призмы).

Предел прочности при осевом растяжении R_р используется в качестве прочностной характеристики стали, бетона, волокнистых и других материалов. В зависимости от соотношения предела прочности при осевом растяжении к пределу прочности при осевом сжатии материалы делят на: R_р> R_сж (волокнистые материалы), R_р R_сж (сталь), R_р < R_сж (хрупкие материалы).

Ударная вязкость (динамическая или ударная прочность) – свойство материала сопротивляться разрушению при ударных нагрузках. Она характеризуется количеством работы, затраченной на разрушение стандартного образца, отнесенной к единице объема (Дж/м³) или площади поперечного сечения (Дж/м²).

Удельная прочность – коэффициент конструктивного качества – равна отношению прочности материала R (МПа) к относительной плотности: повышения этой величины можно добиться снижением плотности или увеличением прочности.

Твердость – свойство материала сопротивляться проникновению в него другого более твердого материала. Твердость природных каменных материалов оценивают по шкале Мооса, твердость древесины, металла, бетона и других строительных материалов оценивают, вдавливая в них стальной шарик или твердый наконечник.

Истираемость, г/см² – оценивают потерей первоначальной массы образца материала, отнесенной к площади поверхности истирания по формуле: И=(m₁ – m₂) · F, где m₁ и m₂ – масса образца до и после испытания.

Износ – свойство материала сопротивляться одновременному воздействию истирания и ударов. Износ определяется на образцах материала, которые испытывают во вращающемся барабане со стальными шарами или без них. Показатель – потеря массы пробы материала в % от первоначальной массы.