24. Испытания материалов при изгибе.

Применение испытаний на изгиб обусловлено широким распространением такого типа нагружения в реальных условиях, большой мягкостью схемы по сравнению с растяжением, что позволяет определять свойства даже очень хрупких материалов. Кроме того, такие испытания используют для определения температур перехода материла из хрупкого состояния в пластичное. При испытаниях осуществляют изгиб образца, лежащего на двух неподвижных опорах по двум схемам: нагрузка прикладывается сосредоточенной силой на середине расстояния между опорами; нагрузка прикладывается в двух точках на одинаковых расстояниях от опор. Первая схема реализуется на практике чаще и проще, однако вторая схема позволяет получить более точные результаты, что обусловлено распределением изгибающего момента по длине образца. Для испытаний используют продолговатые образцы прямоугольного или цилиндрического сечения. Диаграмма изгиба записывается в координатах: нагрузка (F) – стрела прогиба (f). Если материал хрупкий – диаграмма обрывается в точке b. В случае пластичных материалов образец продолжает изгибаться не достигая разрушения. По диаграмме определяют нагрузки предела пропорциональности (F_пц), упругости (F_упр), текучести (F_т) и прочности (F_пр). Напряжения () на соответствующих стадиях деформации определяют по следующим формулам (для первой схемы):

‑ в случае прямоугольного образца Ф

‑ в случае цилиндрического образца Ф ,

где М – изгибающий момент (М = (Fl)/4); W – момент сопротивления сечения образца при изгибе (W = (bh²)/6 – для прямоугольного образца, W = (d³)/32 – для цилиндрического образца); b – высота образца прямоугольного сечения; h – ширина образца прямоугольного сечения; d – диаметр цилиндрического образца; l – расстояние между опорами.

25. Деформация всестороннего сжатия.

Деформация всестороннего сжатия твердого тела, происходит в случае воздействия внешней нагрузки одновременно на все поверхности, например, при его погружения в жидкость. В этом случае механическое напряжение () совпадает с давлением (р) жидкости. Относительная деформация в данном случае определяется как отношение изменения объема (V) к первоначальному объему (V) тела. В случае малых деформаций: , где В – коэффициент пропорциональности, который называется модулем всестороннего сжатия, Па. Модуль всестороннего сжатия определяют как отношение давления к произведенной им относительной деформации (В = р/(V/V)). Всестороннему сжатию могут подвергаться не только твердые тела, но также жидкости и газы. Твердые тела с их жесткой кристаллической структурой значительно менее сжимаемы, по сравнению с жидкостями, молекулы которых не так сильно связаны друг с другом. Сжимаемость же газов на много порядков выше, чем у жидкостей или твердых тел.

26. Определение твердости материалов по Бринеллю.

Данный метод заключается во вдавливании стального закаленного шарика определенного диаметра под действием заданной нагрузки, которая выдерживается в течение определенного времени. После удаления нагрузки измеряют диаметр или глубину отпечатка, оставшегося на поверхности образца. Число твердости по Бринеллю (НВ) определяют путем деления величины нагрузки (F) на площадь поверхности сферического отпечатка: ‑ в случае измерения диаметра , ‑ в случае измерения глубины , где F – нагрузка на шарик; D – диаметр шарика; d и h – диаметр и глубина отпечатка. При определении твердости шариком D = 10 мм под нагрузкой F = 3 кН с выдержкой в течение 10 секунд числу твердости присваивается символ НВ без индекса (например, 300 НВ). При других условиях испытания символ НВ дополняется индексом, указывающим условия испытания в следующем порядке: диаметр шарика, нагрузка, продолжительность выдержки, например, 340 НВ_5/750/30 ‑ твердость по Бринеллю 340; диаметр шарика 5 мм; нагрузка 7,5 кН, время выдержки 30 секунд. Образец должен иметь чистую и плоскую поверхность, толщина его должно быть не менее десятикратной глубины отпечатка, а полученные диаметры должны находиться в пределах 0,2D < d < 0,6D.