ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Диаграммы растяжения и сжатия хрупких материалов из "Сопротивление материалов " Рассмотрим теперь, как ведут себя под нагрузкой хрупкие материалы. Выше было сказано, что все хрупкие материалы разрушаются уже при небольших деформациях. Как правило, они плохо сопротивляются растяжению и значительно лучше — сжатию. Их временное сопротивление на разрыв значительно ниже временного сопротивления на сжатие. [c.31] Во-первых, на все.м ее протяжении трудно обнаружить прямолинейный участок, поэтому невозможно установить предел пропорциональности, и, следовательно, материал плохо отображает закон Гука. Отсюда возникает вполне законный вопрос можно ли вообще пользоваться законом Гука для таких материалов, как чугун Конечно, применяя закон Гука к чугуну, мы делаем погрешность. Однако эта погрешность незначительна и мало сказывается на точности расчета. Применяя закон Гука, мы тем самым как бы заменяем криволинейный участок диаграммы прямой линией, т. е. неравномерную деформацию на отдельных участках заменяем равномерной и непостоянный модуль упругости — постоянным. [c.32] Во-вторых, на диаграмме нет критической точки, которая соответствовала бы пределу текучести, и точки, указывающей на предел упругости. Единственная точка, которую можно отметить, — это точка Д указывающая на временное сопротивление. [c.32] Следует заметить, что для хрупких материалов диаграммы условных и истинных напряжений почти совпадают. Поэтому даст не только величину временного сопротивления, но. и величину истинного сопротивления разрыву. [c.32] При сжатии, точно так же как и при растяжении, они разрушаются при весьма малых деформациях. Но, как правило, временное сопротивление сжатию не совпадает с временным сопротивлением растяжению причем обычно Напр.имер. [c.32] Диаграмма напряжений при сжатии приведена на рис. 2.17, на котором для сравнения нанесена также и диаграмма растяжения. Так же как и при растяжении, при сжатии на диаграмме нет прямолинейного участка я нет характерных точек, свойственных пластичным материалам, за исключением точки, соответствующей временному сопротивлению. [c.32] Следует заметить, что, применяя к хрупкому материалу закон Гука, мы тем самым кривые ОО и ОО (рис. 2.17) заменяем прямыми 00 и ОО, причем тангенсы угла наклона этих пря-.чых к оси абсцисс различны 1 а =1да, поэтому и модули упругости при растяжении и сжатии одного и того же хрупкого материала различны. [c.33] Так как временное сопротивление хрупких материалов при растяжении и сжатии различно, то и допускаемые напряжения при расчете растянутых и сжатых стержней принимают различными. Например, допускаемое напряжение для бетона на растяжение в зависимости от марки бетона—до 7 кг1см , а на сжатие — свыше 100 кг1см . [c.33] Большинство материалов, применяемых в строительстве, например, различные камни, металлы, имеет кристаллическую зернистую структуру, при этом отдельные зерна представляют собой кристаллы с неправильной огранкой, или так называемые кристаллиты. Размеры зерен по сравнению с размерами стержней, прочность которых изучается в сопротивлении материалов, очень малы. Структуру мелкозернистых материалов можно наблюдать только под микроскопом. [c.33] В последнее время стало технически возможным проводить исследования отдельных кристаллов на растяжение или сжатие. При это.м обнаружено, что механические свойства их изменяются в зависимости от направления кристаллографических осей. [c.33] например, для меди наибольшее временное сопротивление в три раза больше наименьшего. Поэтому возникает вопрос о возможности использования в сопротивлении материалов механических характеристик, получаемых не для кристаллов, а для хзбразцов. Однако благодаря тому, что в массе материала кристаллы расположены беспорядочно, механические характеристики, получаемые при опытах на образцах, представляют собой некоторые средние величины для некоторых кристаллов, расположенных по различным направлениям. В материалах с кристаллической структурой эти средние величины не зависят от направления, по которому вырезан образец из целого куска материала. [c.34] Материалы, которые обладают одинаковыми упругими свойствами во всех направлениях, принято называть изотропными. [c.34] Но наряду с такими материалами в строительстве применяются и анизотролные материалы, упругие свойства которых неодинаковы в различных направлениях. [c.34] Типичным представителем анизотропных хматериалов является дерево. Механические характеристики дерева зависят не только от его породы, но и от расположения волокон в испытуемом образце. Так, на1пример, при сжатии сосны вдоль волокон предел пропорциональности составляет примерно 0,78 от временного сопротивления, а при сжатии поперек волокон — примерно 0,35. При этом само временное сопротивление различно. Механические характеристики некоторых изотропных и анизотропных материалов приводятся в приложении. [c.34] Выше было установлено, что при разгрузке образца из пластичного материала в случае, когда Р Ру, получаются лишь у1Ч)угие деформации, которые полностью исчезают после разгрузки. [c.34] Но оказывается, что до окончательного разрыва образец дает теперь значительно. меньшие удлинения, чем это было раньше. Следовательно, повторная загрузка образца как бы меняет свойства материала, превращая его из пластичного в хрупкий. Изменения свойств материала после повторной загрузки называются наклепом. [c.35] Еще более меняются свойства материала, если после разгрузки образец выдержать некоторое время (около 100 час.), а затем вновь загрузить. В этом случае в образце не только повысится предел пропорциональности и предел упругости, но и увеличится временное сопротивление. Диаграмма при этом будет продолжаться по кривой МН. Это явление называется старением материала. [c.35] Как показывают опыты, старения материала можно достигнуть также путем его термической обработки. Так как термическая обработка вызывает структурные из.менения в материале, то есть основание полагать, что и наклеп сопровождается этими же явлениями. Замечено также, что при разгрузке в образце вследствие неоднородности материала появляются остаточные напряжения. [c.35] Все эти факты говорят о том, что следует избегать возникновения пластических деформаций в процессе работы конструкции, если действующая на нее нагрузка не является постоянной или если к постоянной нагрузке периодически добавляется, а затем снимаете временная нагрузка. [c.35] Но иногда наклеп полезен. Например, цепи в некоторых случаях предварительно вытягивают и этим избегают больших остаточных деформаций, могущих иметь место при повышенных нагрузках. Известно также, что предварительные пластические деформации, создаваемые при ковке, волочении и т. п., улучшают механические свойства сталей. [c.35] Вернуться к основной статье