1. Лабораторна робота №1

ВИЗНАЧЕННЯ МЕХАНІЧНИХ ХАРАКТЕРИСТИК МАТЕРІАЛІВ ПРИ РОЗТЯГАННІ

Мета роботи - вивчити процес деформування зразків при розтяганні до розриву та визначити характеристики міцності і пластичності матеріалів.

Короткі теоретичні відомості

Одним із основних видів випробування матеріалів з метою одержання їх механічних характеристик є випробування на розтягання. При цьому визначаються характеристики міцності (границя пропорційності 0_Пц, границя пружності Ощ., границя текучості о_т, границя міцності Ов, дійсне напруження в момент розриву зразка Бк) та пластичності (відносне подовження після розриву 8 і відносне звуження площі поперечного перерізу зразка після розриву ці), які використовуються при розрахунках елементів конструкцій на міцність та стійкість.

Випробування проводяться на спеціальних зразках круглого або прямокутного поперечного перерізу.

В процесі випробування проводиться автоматичний запис діаграми розтягання в системі координат Б - А1 (прикладена сила - подовження зразка). Вигляд діаграми розтягання для маловуглецевої сталі показаний на рис. 2. На цій діаграмі можна виділити характерні ділянки. Від початку навантаження допевного значення сили розтягання Ррщ .мас. місце пряма пропорційна залежність між навантаженням і подовженням зразка (виконується закон Гука). На діаграмі ця залежність виражається прямою ОЛ. Найбільше напруження, до якого матеріал деформується згідно з законом Гука, називається границею пропорційності Опц :

^=-^-- (1-1)

Тут А„ - площа поперечного перерізу зразка до випробування.

До сили Рпр (ділянка ОВ) в матеріалі зразка виникають тільки пружні деформації (деформації, які повністю зникають після зняття навантаження). Найбільше напруження, до якого в зразку виникають тільки пружні деформації, називається границею пружності о_Пр: —

^апв=~^- (1.2)

"о

При подальшому навантаженні зразка до сили Р_т на діаграмі розтягання з'являється горизонтальна ділянка СО, яка називається площадкою текучості. Границею текучості О_т називається найменше напруження, при якому деформація зразка зростає при практично постійній силі Гг.В тих випадках, коли на діаграмі немає чітко вираженої площадки текучості, за границю текучості умовно приймається напруження, при якому відносна залишкова деформація Єздл= 0,2%. Умовна границя текучості позначається Оог-

Після стадії текучості матеріал знову набуває можливості збільшувати опір деформуванню і сприймає зростаюче до деякої границі навантаження. Ділянка ОЕ діаграми розтягання називається ділянкою зміцнення. Точці Е відповідає найбільша сила Р_тах, яку може витримати зразок, не руйнуючись.

Найбільше умовне напруження, яке витримує зразок, не руйнуючись, називається границею міцності матеріалу Ов:

(1.4)

А

При подальшому розтяганні зразка (ділянка ЕО) деформація зразка має місцевий характер і супроводжується виникненням шийки (місцевого звуження площі поперечного перерізу), що приводить до зменшення розтягуючої сили при зростанні напруження в перерізі шийки. Відношення величини сили в момент розриву зразка Р_к до площі поперечного перерізу шийки після розриву А_к називається дійсним напруженням в момент розриву 5к:Якщо на ділянці зміцнення в" деякій точці К провести розвантаження зразка, то розвантаження пройде по лінії КЬ, яка паралельна лінії ОА. При повторному розтяганні зразка діаграма приймає вигляд прямої ЬК і далі кривої КЕО

Характеристиками пластичності є відносне подовження^]мя_£гар2Ш^5_ і відносне звуження площі поперечного перерізу зразка після розриву V.

Відносним подовженням після розриву § називається відношення приросту розрахункової довжини зразка після розриву Д/₀ до його початкової довжини 1₀:

£ = ^&..ір0,% . . (1.6)

■ 4

В залежності від величини 8 матеріали умовно поділяють на крихкі (8 < 5%) і пластичні (8 > 5%).

Відносним звуженням площі поперечного перерізу зразка після розриву

\|/ називається відношення абсолютного зменшення .площі поперечного

перерізу зразка в шийці ДА₀ до початкової площі поперечного перерізу А₀:

кл

^ = £21.100,% . (1.7)

^Ло

Треба відмітити, що розрив зразків з крихких матеріалів відбувається при незначному подовженні та без утворення шийки.

Діаграму розтягання, як правило, перебудовують в координати о - є шляхом ділення абсолютних подовжень розрахункової частини зразка на початкову довжину (е=Л///) і розтягальиої сили на площу поперечного перерізу зразка. При цьому, якщо розтягшіьну силу ділити на початкову площу поперечного перерізу зразка (сг=Р/А₀), одержимо діаграму умовних напружень. Якщо ж врахувати, що із збільшенням сили площа поперечного перерізу зразка зменшується, тобто ділити силу на дійсну площу поперечного перерізу зразка, яку він мав при даній силі (8=Е/А_Д), одержимо діаграму дійсних напружень.