Особенности испытания при сжатии

Диаграмма сжатия чугунного образца приведена на рис. 9,а. Мас­штаб записи диаграммы определяется также, как и при растяжении: , где ММ₁ - берется с диаграммы, а - устанавливается по силоизмерителю машины. На диаграмме практически от­сутствует линейный участок, а участок

МК показан условно, т.к. начиная с наг-

Рис. 9 рузки идет процесс разруше­ния. Нагрузка, соответствующая точке К, физического смысла не имеет.

Для того, чтобы сопоставить работу чугуна при сжатии и растя­жении, на рис. 9,б приведены диаграммы напряжений: 1 – при сжатии и 2 – при растяжении. Точка М₁ соответствует пределу прочности при рас­тяжении , а точка М – пределу прочности при сжатии («с» - от «compression» - сжатие).

Величина предела прочности при сжатии, определяемая как , является условным напряжением. Истинные напряжения обычно не определяются. Предел прочности при сжатии значительно выше предела прочности при растяжении: .

Диаграмма сжатия ма­лоуглеродистой стали пред­ставлена на рис. 10, кривая 1.

На начальном участке ОА она линейна и не отлича­ется от диаграммы растяжения (рис. 10, кривая 2). Явно выраженной площадки текучести при сжатии стального образца обычно не наблюдается.

8)

Влияние повторных нагружений, температуры и скорости нагружения на механические характеристики материалов

Если испытуемый образец нагрузить до точки L, лежащей в зоне упрочнения, а затем снять нагрузку, то линия разгрузки LL₂ пройдет па­раллельно линии ОА

(рис. 4,а). Удлинение , соот­ветствовавшее точке L, уменьшается до вели­чины OL₂. OL₁ - пол­ное удли­нение образца при дей­ствии нагрузки . OL₂ – остаточное удлинение после снятия нагрузки (r от “residual” - остаточный). Разность - это упругие деформации, исчезающие при разгрузке.

Если образец был нагружен в пределах участка ОА, а затем разгружен, то .

При повторном нагружении образца до точки L, диаграмма растяжения теряет часть своей площади (OALL₂), укорачивается по оси и приобретает вид, представленный на рис. 4,б. Отрезок O₁L длиннее отрезка ОА. Следовательно, в результате предварительного нагружения материал приобретает способность воспринимать большие нагрузки без появления остаточных деформаций. Явление повышения упругих свойств материала в результате предварительного пластического деформирования, называется «наклепом».

9)

Экспериментальное определение модуля упругости и коэффициента Пуассона

Отношение деформации поперечной к деформации продольной есть для данного материала величина постоянная, называется коэффициентом Пуассона.

Оценим величину коэффициента Пуассона. При растяжении стержня его длина увеличилась в отношении , а линейные размеры сечения уменьшились в отношении , следовательно, площадь поперечного сечения уменьшилась в отношении . Относительное изменение объема равно:

Т.к. деформации малы, то удержим в выражении лишь их первые степени . Т.к. при растяжении объем должен увеличиться, то т.е.

коэффициент Пуассона по величине не превышает .

Для сталей эта величина колеблется в пределах 0,25 – 0,35.

Коэффициент пропорциональности между напряжениями и деформациями называется модулем упругости первого рода (модулем Юнга). Модуль упругости определяется опытным путем и служит мерой жесткости материала. Геометрический смысл - угловой коэффициент прямолинейного начального участка диаграммы материала.

Модуль упругости для некоторых, часто применяемых материалов, имеет приблизительно следующие значения.

Сталь:; Медь: ;

Дерево: ; Каучук:

Отметим еще раз, что свойство упругости, в частности линей-

ной упругости, относительно. Уместно говорить не о упругих и неупругих материалах, а о упругом и неупругом состоянии материала.

Если в (3) выразить по формуле (2) и учесть (1), то получим закон Гука в форме, позволяющей находить удлинения.

Величину называют жесткостью при растяжении-сжатии. Закон (4) можно сформулировать следующим образом: удлинение стержня прямо пропорционально нормальной силе и длине стержня и обратно пропорционально жесткости при растяжении-сжатии.

По формуле (4) можно определять удлинения только в том

случае, если нормальная сила и поперечное сечение постоянны по

длине стержня, т.е. если напряженное состояние однородно.

Если нормальная сила и поперечное сечение меняются по длине ступенчато, то стержень надо разбить на участки, так чтобы в пределах каждого участка и были постоянны, определить удлинение каждого из участков и тогда полное удлинение стержня будет равняться алгебраической сумме, (знак определяется знаком ) удлинений участков.

10