ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Влияние различных факторов на механические свойства из "Сопротивление материалов " Установление этой зависимости и определение напряжений и деформаций, которые возникают под заданным внешним воздействием, являются основной задачей механики сплошной среды. [c.62] Связь между напряжениями и деформациями в теле принципиально может быть установлена путем изучения атомной структуры материала, законов взаимодействия между элементарными частицами. Однако практически это встречает серьезные затруднения не только для поликристаллического тела со сложной структурой, но даже для монокристалла. Эти затруднения еще полностью не преодолены, причем по ряду вопросов, связанных с механизмом деформаций, существуют различные предположения, в той или иной мере объясняющие различные стороны процесса деформации и возникновение при этом сил внутреннего взаимодействия, но обоснованных количественных соотношений этим путем еще не получено. [c.62] Чтобы преодолеть эти затруднения, при испытаниях материалов создают такую обстановку опытов, выбирают такие формы образцов и прилагают к ним такие внешние нагрузки, при которых с достаточной степенью достоверности можно считать, что напряженное и деформированное состояние в теле является однородным, т. е. что напряженные и деформированные состояния во всех точках исследуемой части тела одина- Рис. 34. [c.63] Такой образец помещается в исп4 1тательную машину. Растягивающее или сжимающее усилие, передаваемое через захваты образцу, определяется по показанию манометра (в машинах с гидравлическим нагружением), по положению груза на рычажных весах (в машинах рычажного типа) или каким-либо другим силоизмерителем. В некоторых случаях нагружение производится непосредственным подвешиванием грузов к образцу. Для испытания на сжатие применяют короткие призматические образцы I d- 2d) и принимают меры к уничтожению сил трения на торцах (смазка, конические выточки с углом наклона, равным углу трения и др.). [c.64] Введенное напряжение, получающееся путем деления растягивающей (сжимающей) силы на первоначальную площадь поперечного сечения, называется условным в отличие от истинного напряжения, получающегося делением силы на площадь поперечного сечения в деформированном состоянии. При малых деформациях эти различия несущественны. [c.65] Типичная диаграмма зависимости между напряжением а и деформацией S показана на рис. 35. На этой диаграмме можно отметить несколько характерных точек, которым соответствуют характерные значения напряжений (и деформаций). [c.65] Из диаграммы зависимости между условным напряжением и деформацией, измеряя по ходу растяжения изменение диаметра образца, можно пересчетом получить зависимость между истинным напряжением и деформацией. [c.67] Значение v = 0 соответствует материалу, поперечное сечение которого не меняется при растяжении — сжатии. Таким свойством (приблизительно) обладает пробка. Значение v = 0,5 соответствует несжимаемому материалу, объем которого не меняется при деформации. Значением v, близким к 0,5, обладает резина. [c.67] За пределом текучести v перестает быть постоянным, величина его зависит от деформации. [c.67] Это неравенство, означающее сильное ослабление сопротивления материала деформации при превышении предела текучести, характеризует второе типичное свойство большинства материалов. [c.68] Если в процессе растяжения дойти до некоторой точки М на диаграмме а б (см. рис. 35), а затем начать постепенную разгрузку, то зависимость между напряжением и деформацией будет представляться прямой М0 параллельной упругому участку О А при нагружении. При полном снятии нагрузки в образце сохраняется остаточная деформация, соответствующая отрезку 00. Если затем снова нагружать образец, то до напряжения, при котором была начата разгрузка, зависимость между напряжением и деформацией будет изображаться отрезком прямой О Ж, а при дальнейшем увеличении нагрузки эта зависимость пойдет по прежней кривой MD, по которой она шла бы без разгрузки. Таким образом, при повторной нагрузке материал ведет себя, как упругий до напряжения называемого местным пределом текучести и превышающего начальный предел текучести j . Это повышение предела текучести при повторной нагрузке называется деформационным упрочнением или наклепом. [c.68] Свойство упругой разгрузки и упругой повторной нагрузки является третьим типичным свойством материала. [c.68] Необратимый ход упруго-пластической деформации приводит к необратимому рассеянию энергии, затраченной на деформирование образца. Полная работа при деформации, механическая энергия деформации, как мы знаем (см. 7 главы I), изображается площадью ОАММ (см. рис. 35) под кривой j--s. Площадь О ММ изображает обратимую (упругую) часть энергии деформации, площадь ОЛМО —необратимую часть энергии деформации. [c.69] если продолжить упругий участок и затем из точки Л этой прямой, соответствующей деформации s, опустить перпендикуляр А8 па ось S (рис, 39, ), то (o(s) равна отношению отрезков ЛС АВ. Примерный график изменения функции со (е) изображен на рис. 39, б. При малых упруго-пластических деформациях функция (o(s) может играть роль малого параметра. [c.70] Криволинейные участки диаграммы могут быть весьма различными для различных материалов, а потому различен вид и функции со (е). Так как часто кривизна этой части кривой невелика, то для того, чтобы упростить и унифицировать расчетную схему, иногда заменяют криволинейный участок отрезком прямой, так что вся диаграмма изображается ломаной (рис. 40). В этом случае говорят о диаграмме с линейным упрочнением. [c.70] Часто Е Еу так что близко к единице. [c.70] продолжая нагрузку обратного знака, дойти по диаграмме до точки N, а затем вновь снять нагрузку и приложить нагрузку прямого знака, то переход в упруго-пластическое состояние произойдет в точке N при напряжении, меньшем (начальный предел текучести при сжатии предположен равным пределу текучести при растяжении). Если вновь повторять весь цикл, то точка в плоскости (as) будет описывать замкнутую ломаную MM NM. Площадь внутри этой /юманой пропорциональна энергии, рассеянной в течение одного цикла. [c.71] Описанные выше свойства являются типичными для многих матери-ллов. Однако имеются материалы, свойства которых отличаются от этих типичных. Так, у ряда материалов на диаграмме растяжения— сжатия нет прямолинейного упругого участка (литая сталь, чугун и другие литые металлы). [c.71] Некоторые хрупкие стали имеют заметный участок упругости, но разрушаются при растяжении почти на пределе упругости, так что остаточных деформаций при разрушении почти не отмечается. Чтобы выяснить пластические свойства таких сталей, поступают следующим образом. Образец помещают в массивную металлическую обойму и производят совместное сжатие образца с обоймой рис. 42). Обойма при этом создает боковое давление, при наличии которого хрупкие стали обнаруживают заметный участок пластических деформаций. [c.71] Чтобы учесть ту часть силы, которая расходуется на сжатие обоймы, производят отдельно опыт на сжатие обоймы без образца и без отверстия для него. Разность сил определяет отличие свойств образца от свойств обоймы. Глубоко залегающие горные породы находятся в условиях, аналогичных образцу в обойме, в условиях большого всестороннего давления. Этим и объясняются большие пластические деформации горных пород, несмотря на их хрупкость при обычном испытании образцов на растяжение — сжатие. [c.71] Вернуться к основной статье