ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Диаграмма растяжения. Механические характеристики материала из "Сопротивление материалов " В предыдущей главе при определении размеров поперечного сечения и вычисления деформаций мы встретились с рядом величин, характеризующих материал не только в пределах пропорциональности модуль упругости, предел пропорциональности), но и в стадии разрушения (предел прочности). Для полного представления о механических свойствах материала при его растяжении и сжатии до разрушения необходимо изучение на опыте явлений, которые при этом процессе происходят. [c.39] С точки зрения различия в механических качествах при простом растяжении и сжатии и при обычной температуре материалы могут быть хрупкими или пластичньши. Хрупкие материалы разрушаются при очень малых остаточных деформациях. У пластичных же материалов разрушение наступает лишь после значительной остаточной деформации. К первому типу материалов относятся, например, чугун, камень, бетон и др. К пластичным материалам относятся малоуглеродистая сталь, медь и др. [c.39] Выясним сначала поведение обоих типов материалов в опыте на растяжение вплоть до разрушения. Для этого опыта изготовляется образец призматической формы круглого или прямоугольного сечения. На рабочей части образца наносят деления через каждый сантиметр или доли сантиметра, чтобы иметь возможность после опыта судить об изменении длины образца. Образец помещают в машину и закрепляют его концы. Медленно перемещая один конец образца в направлении его оси, стержень растягивают нагрузкой, которая возрастает постепенно, без толчков и ударов. При опыте отмечают ряд последовательных величин нагрузки и измеряют соответствующее им увеличение длины I, намеченной на образце. [c.39] Результаты измерений нагляднее всего можно представить в виде так называемой диаграммы растяжения на большинстве машин имеется приспособление, автоматически вычерчивающее эту диаграмму при растяжении образца. При вычерчивании диаграммы по вертикальной оси откладываются в определенном масштабе нагрузки, а по горизонтальной — абсолютные удлинения. [c.39] При увеличении растягивающей силы за величину OAi деформация начинает расти быстрее нагрузки — диаграмма имеет криволинейный вид с выпуклостью вверх. Далее наблюдается резкое изменение в работе материала при некотором значении растягивающей силы O i материал течет для увеличения деформации почти не нужно увеличивать растягивающую силу. На диаграмме образуется горизонтальная (или почти горизонтальная) площадка. [c.40] Напряжение, при котором происходит такое течение материала— рост деформаций при постоянной (примерно) нагрузке, называется пределом текучести Для малоуглеродистой стали ат.ж2400 кГ1см . [c.40] Во время течения материала на поверхности образца появляются в более или менее резкой степени так называемые линии Чернова (рис. 13), иногда называемые линиями Людерса . и линии вызываются взаимным перемещением частиц материала при наступлений значительных дeфopмa ий образца. [c.40] После образования площадки текучести материал вновь начинает сопротивляться дальнейшему растяжению, и для увеличения удлинения Д/ приходится увеличивать силу. Точка D диаграммы соответствует наибольшей величине нагрузки. [c.40] В этот момент поведение образца еще раз резко меняется. До этого в удлинении участвовал весь стержень каждая единица его длины удлинялась примерно одинаково точно так же во всех сечениях было одинаковое уменьшение поперечных размеров образца. [c.40] Вследствие уменьшения площади в деформируюш ейся части для дальнейшего удлинения бруска нужна все меньшая и меньшая сила. Наконец, при нагрузке OKi происходит разрыв. [c.41] Если мы приостановим опыт при нагрузке, меньшей OAi, и разгрузим образец, то при разгрузке зависимость между силой н удлинением будет выражаться той же прямой, что и при нагрузке ОА. После удаления груза удлинение исчезает—мы имели лишь упругую деформацию. [c.41] Если мы произведем разгрузку образца от некоторой точки Z диаграммы, лежащей между С и D, то при разгрузке диаграмма будет изображаться прямой ZOi, примерно параллельной прямой ОА. Таким образом, образец в этом случае не вернется к первоначальным размерам отрезок ОгО будет представлять упругое удлинение, по-прежнему меняющееся пропорционально нагрузке с прежним модулем упругости отрезок 00 остаточное удлинение и отрезок 00 — полное удлинение при нагрузке OZ . Можно найти такую нагрузку OBi, до которой мы будем иметь лишь упругие деформации. Соответствующая точка В диаграммы обычно лежит выше, но очень близко к точке А, отвечающей пределу пропорциональности. Напряжение, превышение которого вызывает незначительные (порядка 0,001- -ь0,03%) остаточные деформации, называется пределом упругости ffyl на диаграмме (рис. 12) нагрузка, вызывающая это напряжение, измеряется ординатой OBt. [c.41] Точки Л и В настолько близки друг к другу, что обычно считают предел упругости и предел пропорциональности совпадающими. Поэтому зачастую говорят, что материал следует закону Гука, пока не достигнет предела упругости, хотя правильнее было бы сказать — предела пропорциональности. [c.41] Наибольшая величина растягивающей образец силы изображается ординатой ООй она часто называется разрушающей нагрузкой, так как необходима для того, чтобы началось разрушение окончательное же разрушение происходит при нагрузке, изображаемой на диаграмме ординатой точки К- Напряжение, вызванное наибольшей нагрузкой, носит название предела прочности или временного сопротивления а . Предел прочности, полученный как частное от деления наибольшего груза на первоначальную площадь поперечного сечения образца, характеризует величину тех сил, которые необходимы, чтобы довести стержень из рассматриваемого материала до разрушения при растяжении для малоуглеродистой стали эта величина достигает 4000 кГ1см . [c.41] Все эти механические характеристики (пределы пропорциональности, упругости, текучести и прочности) характеризуют способность материала сопротивляться стремлению внешних сил деформировать и разрушать образец при растяжении. [c.42] Абсциссы диаграммы испытания характеризуют иное свойство материала, а именно, его способность в большей или меньшей степени деформироваться, прежде чем наступит разрушение. [c.42] Отрезок О3О4 (рис. 12) дает нам величину упругой деформации образца к моменту разрыва, исчезающей в тот же момент, как разрушение произошло. Длина же 00з=А/р представляет собой величину остающихся удлинений участка I образца после разрыва. Эта величина тем больше, чем больше длина выбранного для измерений участка и чем пластичнее материал. [c.42] Отношение удлинения А/ к первоначальной длине участка принимается за меру пластичности материала, т. е. его способности испытывать большие деформации при разрушении. [c.42] Наконец, диаграмма на рис. 12 дает нам возможность установить еще одну механическую характеристику материала, связанную с его сопротивлением ударам ). Это сопротивление оказывается тем большим, чем больше работа, которую нужно затратить, чтобы разорвать образец. Поэтому в качестве характеристики способности материала сопротивляться действию внезапного приложения нагрузки можно взять величину работы, которую надо затратить на растяжение образца до предела упругости или до разрыва. Оказывается, что эта работа в определенном масштабе выражается площадью диаграмм растяжения рис. 12). [c.43] СИЛЫ Р равно тоже постепенно растущему удлинению M=PU EF) эта зависимость выражается прямой ОВ. [c.44] Вернуться к основной статье