• Гідрологія і Гідрометрія
• Господарське право
• Економіка будівництва
• Економіка природокористування
• Економічна теорія
• Земельне право
• Історія України
• Кримінально виконавче право
• Медична радіологія
• Методи аналізу
• Міжнародне приватне право
• Міжнародний маркетинг
• Основи екології
• Предмет Політологія
• Соціальне страхування
• Технічні засоби організації дорожнього руху
• Товарознавство продовольчих товарів

Определение механических свойств материала при растяжении

Расчеты прочности Рё жесткости конструкций Рё РёС… деталей невозможно осуществить, если неизвестны механические свойства реальных материалов Рё РёС… числовые характеристики, которые РјРѕРіСѓС‚ быть определены только экспериментальным путем.

Важность экспериментальных исследований объясняется еще Рё тем, что РІСЃРµ решения сопротивления материалов являются приближенными. Поэтому РёС… достоверность Рё пределы применимости РјРѕРіСѓС‚ быть установлены лишь экспериментально. Механические свойства материалов РїСЂРё различных видах деформаций (растяжении, сжатии, кручении Рё С‚. Рґ.) изучаются путем испытания РЅР° специальных машинах брусьев простейшей формы, называемых образцами. Р?спытания проводятся обычно РїСЂРё комнатной температуре. Р’ последнее время большое внимание уделяется исследованию свойств материалов РїСЂРё повышенных температурах. Наибольшей простотой Рё надежностью результатов отличаются испытания РЅР° растяжение. Р?спытательные машины снабжены динамометрами для замеров нагрузки РЅР° образец, Р° деформации образцов измеряются специальными приборами - тензометрами, устанавливаемыми непосредственно РЅР° образцах.

Применяются круглые Рё плоские образцы. Р?С… размеры Рё конфигурация стандартизованы. Характерной особенностью образцов является наличие РЅР° концах усиленных частей - головок РїРѕРґ захват машины Рё плавного перехода Рє более тонкой рабочей части постоянного сечения (СЂРёСЃСѓРЅРѕРє4.3). Такая форма образца позволяет обеспечить РѕРґРЅРѕСЂРѕРґРЅРѕРµ напряженное состояние РІ его рабочей части.

В процессе испытания изучается зависимость между нагрузками и вызванными ими удлинениями. Эту зависимость принято представлять в виде диаграмм растяжения. Как правило, испытательные машины оборудованы специальными приспособлениями для автоматической записи таких диаграмм.

При построении диаграмм растяжения по оси абсцисс откладываются удлинения Δl рабочей части образца, а по оси ординат - соответствующие им значения растягивающей силы P

РќР° РРёСЃСѓРЅРѕРє4.4 представлена диаграмма растяжения образца РёР· малоуглеродистой стали. Эту диаграмму можно разделить РЅР° три характерных участка.

РРёСЃСѓРЅРѕРє 4.3. Образец для испытаний РЅР° растяжение

РРёСЃСѓРЅРѕРє 4.4. Первичная диграмма растяжения пластичного материала СЃ площадкой текучести

РРёСЃСѓРЅРѕРє 4.5. Первичные диаграммы растяжения

На участке ОА, соответствующем стадии упругости образца, деформации материала подчиняются закону Гука.

На участке АВ рост нагрузки замедляется, а затем почти прекращается при одновременном росте удлинений. Явление значительного роста удлинений без заметного увеличения нагрузки называется текучестью, а горизонтальный (или почти горизонтальный) участок диаграммы растяжения называется площадкой текучести.

РќР° стадии общей текучести полированная поверхность образца покрывается сеткой тонких линий (СЃРј. РРёСЃСѓРЅРѕРє 4.4), называемых линиями СЃРґРІРёРіР°, или линиями Чернова, РїРѕ фамилии СЂСѓСЃСЃРєРѕРіРѕ металлурга, впервые заметившего РёС…. Эти линии являются следами плоскостей скольжения (СЃРґРІРёРіР°) частиц материала РґСЂСѓРі относительно РґСЂСѓРіР°. РћРЅРё наклонены Рє РѕСЃРё Р±СЂСѓСЃР° РїРѕРґ углом, близким Рє 45В°, Рё практически совпадают СЃ плоскостями действия максимальных касательных напряжений.

РњРЅРѕРіРёРµ материалы, например легированные стали, дюралюминий, обнаруживают пластические свойства, РЅРѕ площадки текучести РЅРµ имеют. Характер диаграмм растяжения для дюралюминия Рё легированной стали представлен РЅР° РРёСЃСѓРЅРѕРє 4.5.

РќР° участке Р’РЎ, называемом Р·РѕРЅРѕР№ упрочнения, материал РІРЅРѕРІСЊ приобретает свойство оказывать сопротивление нагрузке, РЅРѕ СЃ ростом удлинения образца нагрузка возрастает значительно медленнее, чем РЅР° СѓРїСЂСѓРіРѕРј участке. Р’ Р·РѕРЅРµ упрочнения равномерное РґРѕ этого уменьшение поперечных размеров рабочей части образца нарушается появлением местного утоньшения — шейки (СЃРј. РРёСЃСѓРЅРѕРє 4.4). Деформация образца приобретает местный характер течения материала РІ области шейки, Рё РІ СЃРІСЏР·Рё СЃ быстрым уменьшением сечения образца РІ этом месте для развитии деформаций требуется меньшая нагрузка. Этим, главным образом, Рё объясняется падение нагрузки Р·Р° точкой C РЅР° диаграмме растяжения. Точка D диаграммы соответствует разрушению образца.

Диаграммы условных и истинных напряжений

Диаграмма растяжения в осях Δl и P является по существу характеристикой образца из данного материала, так как при одном и том же значении силы P величина удлинения зависит от поперечных и продольных размеров образца. Чтобы исключить влияние размеров образца и получить характеристику материала, диаграмму растяжения строят в координатах σ - ε.

При переходе от нагрузок P к напряжениям σ и от абсолютных удлинений Δl к относительным ε обычно пренебрегают изменением площади сечения образца в процессе растяжения, а также неравномерностью распределения деформаций по длине его рабочей части после образования шейки. Подсчитывают σ делением нагрузки P на первоначальную площадь F_o сечения образца, а ε - делением удлинения всей его рабочей части на ее первоначальную длину l_o. Полученная таким путем диаграмма называется диаграммой условных напряжений, по характеру она не отличается от диаграммы в осях P - Δl.

Диаграмма условных напряжений для малоуглеродистой стали показана РЅР° РРёСЃСѓРЅРѕРє 4.6. Уравнение линейного участка этой диаграммы РЅР° начальной стадии нагружения Пѓ = EОµ представляет СЃРѕР±РѕР№ уже известную математическую запись закона Гука РїСЂРё РѕРґРЅРѕРѕСЃРЅРѕРј растяжении. Следовательно, численно модуль упругости равен тангенсу угла О± наклона Рє РѕСЃРё абсцисс прямолинейного участка диаграммы растяжения.

Диаграмма растяжения, РїРѕ РѕСЃРё ординат которой откладывается напряжение, полученное делением силы РЅР° наименьшую площадь сечения образца, Р° РїРѕ РѕСЃРё абсцисс - наибольшее удлинение РІ данный момент нагружения, называется диаграммой истинных напряжений. Эта диаграмма показана РЅР° РРёСЃСѓРЅРѕРє4.6 пунктиром. Здесь падения напряжений Р·Р° точкой C РЅРµ наблюдается, так как площадь сечения РІ шейке уменьшается быстрее, чем падает нагрузка, поэтому средние напряжения РІ этом месте возрастают. Вследствие образования шейки распределение напряжений РїРѕ сечению становится неравномерным, Р° частицы материала РІ этом месте испытывают растяжение РЅРµ только РІ продольном, РЅРѕ также РІ радиальном Рё окружном направлениях. Это РїСЂРёРІРѕРґРёС‚ Рє образованию внутри шейки поперечной трещины. Различие диаграмм условных Рё истинных напряжений становится значительным только после образования шейки.

РРёСЃСѓРЅРѕРє 4.6 Диаграмма условных напряжений

Читайте також:

1. Анализ напряженного состояния при сдвиге
2. Напряженное состояние при кручении
3. Механические свойства при сжатии
4. Расчеты РЅР° прочность Рё жесткость РїСЂРё кручении
5. Расчеты РЅР° прочность РїСЂРё поперечном РёР·РіРёР±Рµ
6. Определение главных напряжений и главных площадок
7. Статически неопределимые задачи при кручении
8. Потенциальная энергия деформации при кручении
9. Потенциальная энергия деформации при растяжении
10. Потенциальная энергия деформации при чистом сдвиге
11. Внутренние силовые факторы при кручении

Переглядів: 1108