Испытание на сжатие образцов из пластичных и хрупких материалов

При испытании материалов статической нагрузкой на центральное растяжение и сжатие устанавливается так называемое опасное (или предельное) состояние. Оно характеризуется наступлением текучести, сопровождаемой значительными остаточными деформациями или появлением трещин, свидетельствующих о начале разрушения. Нормальные напряжения в поперечных сечениях стержней в момент наступления опасного состояния при образце из пластичного материала равны пределу текучести От, а при образце из хрупкого материала равны пределу прочности Ов (при растяжении Овр и при сжатии СТас). [c.340]

Поскольку kd. 1, то Ст эк в по мере возрастания р убывает и при некотором давлении становится равным нулю. Напряженное состояние становится равноопасным ненапряженному. При дальнейшем увеличении давления оно будет и вовсе отрицательным. Напряженное состояние становится менее опасным, чем ненапряженное. Внешнее давление оказывает как бы поддерживающее действие, повышает связь между частицами и разрушение отрывом отодвигается. Что же касается условия пластичности, то на него всестороннее давление не влияет. В левой части диаграммы, показанной на рис. 57, б, ограничивающая прямая по пластичности становится вполне реальной. Она располагается ниже предельной кривой хрупкого разрушения. Это означает, что хрупкий материал при всестороннем сжатии приобретает свойства пластичности, что и подтверждается опытом. Чугунные образцы при испытании на растяжение в условиях всестороннего сжатия (порядка 10 ООО атм) ра- [c.91]

Последовательность смены механических состояний типична для пластичных материалов и хорошо прослеживается при одноосном нагружении, например, при растяжении или сжатии образцов. При этом можно установить предел текучести от этого материала, а подвергая такому же испытанию образец из хрупкого материала, устанавливается предел прочности ов. Предел текучести для пластичного материала от и предел прочности ов для хрупкого материала являются предельными напряжениями этих материалов, т. е. опасными. Иное положение наблюдается при сложном напряженном состоянии. В этом случае предельное состояние зависит от соотношения величин главных напряжений 0 , 02 и 03. Большая сложность постановки опытов и чрезвычайно большое многообразие соотношений величин 0 , сгз и 03 не позволяют достаточно полно исследовать сложное напряженное состояние опытным путем. [c.91]

По-разному ведут себя пластичные и хрупкие материалы и при испытании на сжатие. Как уже упоминалось, для испытания на сжатие используют короткие цилиндрические образцы, располагаемые между параллельными плитами. Для малоуглеродистой стали диаграмма сжатия образца имеет вид кривой, показанной на рис. 1.43. Здесь, как и у диаграммы растяжения, обнаруживается площадка текучести с последующим переходом к зоне упрочнения. В дальнейшем, однако, нагрузка не падает, как при растяжении, а резко возрастает. Происходит это в результате того, что площадь поперечного сечения сжатого образца увеличивается сам образец вследствие трения на торцах принимает бочкообразную форму (рис. 1.44). Довести образец пластичного материала до разрушения практически не удается. Испытуемый цилиндр сжимается в тонкий диск (см. рис. 1.44), и дальнейшее испытание ограничивается возможностями машины. Поэтому предел прочности при сжатии для такого рода материалов найден быть не может (см. табл. 1.1). [c.87]

Наряду с хладноломкостью давно известна и ударная хрупкость, т. е. переход статически вязкого материала в хрупкое состояние при ударных нагрузках. Такое поведение наблюдалось у цинка, крупнозернистого железа, сталей, подверженных отпускной хрупкости, у многих пластмасс, смол и других материалов [9]. Изменение напряженного состояния также может существенно влиять на механическое состояние материалов. Так, например, многие литые алюминиевые сплавы и чугуны при растяжении весьма хрупки (удлинение порядка 1—2%), а при сжатии довольно пластичны (укорочение порядка нескольких десятков процентов). Некоторые стали пластичны при статических испытаниях на растяжение гладких образцов, но оказываются хрупкими при статическом вдавливании пуансона в центр диска, опертого по контуру. Решающим в этих случаях является изменение способа нагружения или формы образца, ведущих к изменению напряженного состояния [11]. [c.257]

При сжатии образца из пластичного материала при напряжениях ниже предела пропорциональности или текучести материал ведет себя так же, как при растяжении. После достижения предела пропорциональности в образце возникают остаточные деформации, выражающиеся в увеличении диаметра и укорочении образца. Дальнейшая деформация происходит при увеличении нагрузки, причем предел прочности при сжатии для пластичных материалов (олова, меди) не удается установить, так как эти материалы, сильно увеличиваясь в поперечном сечении, превращаются в пластинки, не обнаруживая признаков разрушения. При испытании на сжатие хрупких материалов (например, чугуна) отчетливо обнаруживаются разрушения, позволяющие установить предел прочности при сжатии материалов. Характер разрушения образцов при сжатии в значительной степени зависит от условий испытаний. [c.25]

Следует отметить, что деление материалов на хрупкие и пластичные носит условный характер. Такое деление имеет смысл по отношению к стандартным методам испытаний. При простом сжатии цилиндрических образцов мрамора деформация разрушения в среднем около 0,3%, но когда испытание проводится при одновременном действии бокового давления порядка 160 МПа, то деформация в момент разрушения достигает 9%. Если бы удалось осуществить всестороннее равномерное растяжение, то мы получили бы отрыв в чистом виде. Трехосное напряженное состояние, близкое к состоянию всестороннего растяжения, приводит к хрупкому разрыву даже в том случае, когда материал является пластичным в обычных условиях испытаний. [c.65]

Если при заданном внешнем давлении откладывать по оси ординат наибольшую разность главных напряжений а по оси абсцисс—относительное укорочение в осевом направлении, то мы получим кривые деформации при разных значениях всестороннего давления. На фиг. 181 представлены указанные кривые для мрамора, построенные на основании результатов Кармана. На этой фигуре мы видим характерные для хрупкого, отчасти хрупкого и пластичного материалов типы кривых напряжений—деформаций, которые получены для одного и того же материала. Когда диаграмма напряжений—деформаций мрамора имела резкий перегиб, соответствующий определенному пределу текучести, с последующим уменьшением напряжений (см. на фиг. 181 кривую для давления 235 ат), то на материале можно было заметить резко выраженные линии скольжения. При высоких поперечных давлениях образцы утолщаются более равномерно, чем. прп низких, когда они выпучиваются лишь посередине. После обычного испытания на сжатие в микроструктуре материала оказались многочисленные мелкие трещины и щели, причем на поверхностях кристаллических зерен также образовались трещины. С другой [c.268]

Главное, что нас интересует с точки зрения прочности, это напряжения, при которых в материале наступают качественные изменения механических свойств, т.е. когда в пластичном материале наступает текучесть, а в хрупком — разрушение. Такие напряженные состояния мы будем называть предельными. При внешнем разнообразии наблюдаемых в эксперименте видов предельных состояний все они, по суш еству, могут быть сведены к трем видам. Первый из них наблюдается при испытаниях образцов из хрупких материалов на растяжение. Это разрушение отрыва по плоскости, нормальной по отношению к растя-гиваюш им напряжениям. Будем называть такое предельное состояние хрупким отрывом. Второй вид предельного состояния соответствует разрушению по плоскостям действия максимальных касательных напряжений хрупких образцов при сжатии, т.е. по плоскостям максимальных сдвигов. Это предельное состояние хрупкого сдвига. И, наконец, предельное состояние текучести, которое возникает при испытаниях образцов из пластичного материала и сопровождается пластическими деформациями за счет скольжения но плоскостям действия максимальных касательных напряжений. [c.347]

Следует помнить, что хрупкий материал при определенных напряженных состояниях может демонстрировать пластические свойства. Так, например, при испытаниях чугуна и мрамора на растяжение и сжатие в условиях высокого всестороннего давления наблюдается хорошо выраженная текучесть. А при испытаниях на растяжение пластичного образца наблюдаются последовательно все три вида предельных состояний. Сначала наступает текучесть, сопровождаюш,аяся появлением на поверхности образца линий Людерса-Чернова, которые указывают на поверхности скольжения. Далее, после образования шейки в ее узкой части происходит хрупкий отрыв с появлением около оси образца концентрической линзообразной треш,ины. Это вызвано тем, что около оси образца образуется состояние трехосного ра- [c.347]

К испытанию на сжатие прибегают реже, чем к испытанию на растяжение, так как оно не позволяет снять все механические характеристики материала, например ов, поскольку при сжатии пластичных материалов образец превращается в диск. Испытанию на сжатие в основном подвергаются хрупкие материалы, которые лучше сопротивляются этой деформации. Этот вид испытаний производится на специальных прессах или на универсальных статических машинах. Если испытывается металл, то изготовляются цилиндрические образцы, размер которых выбирают из соотношения 3d > / > d. Такая длина выбирается из сообралсений большей устойчивости, так как длинный образец помимо сжатия может испытывать деформацию продольного изгиба, о котором пойдет речь во второй части курса. Образцы из строительных материалов изготовляются в форме куба с размерами 100 X ЮО X ЮО или 150 X X 150 X 150 мм. При испытании на сжатие цилиндрический образец принимает первоначально бочкообразную форму. Если он изготовлен из пластичного материала, то дальнейшее нагружение приводит к расплющиванию образца, если материал хрупкий, то образец внезапно растрескивается. [c.58]

Испытание образцов с надрезами при однократном нагружении. Ввиду наличия в различных деталях машин и других изделиях всевозможных канавок, вьггочек, отверстий, нарезок, галтелей, необходимых для конструктивных и эксплуатационных целей, возникла необходимость выяснить чувствительность материала к надрезам, для чего производится сопоставление результатов испытания материала в гладких образцах и образцах с надрезом. Наряду с этим определяют и абсолютные значения характеристик материала при наличии надреза в образце. В большинстве случаев налрез снижает пластичность и вязкость материала и мало влияет на прочность. Испытания производят при различных видах деформации образца (растяжение, сжатие, кручение, изгиб), различных геометрических параметрах надрезов, различных абсолютных размерах образцов все эти факторы оказывают существенное влияние на чувствительность к надрезу. Рассматривают чувствительность материала к надрезу по признаку прочности, деформации, вязкости. Наибольшее значение имеют исследования, в которых образцы доводятся до разрушения. В надрезанных образцах, в силу концентрации напряжений, пластические деформации локализуются областью надреза и характер разрушения образца, хрупкий при неинструментальном осмотре, оказывается на самом деле пластичным, что обнаруживается при микроскопическом изучении. [c.301]

Без сомнения, отношение тс/т является мерой пластичности материала. При простых напряженных состояниях материалы с высокими по сравнению с единицей значениями этого отношения, т. е. с высоким сопротивлением внутреннему разрыву при растяжении и относительно низким сопротивлением началу пластического течения, оказываются неработоспособными из-за перехода в пластическое состояние и поэтому называются пластичными, тогда как материалы с низким значением этого отношения оказываются неработоспособными из-за хрупкости и называются хрупкими. Однако разные материалы оказываются неработоспособными по различным причинам, определяемым типом напряженного состояния. Так Т. Карман показал, что образец из мрамора при испытаниях на сжатие может течь подобно образцу из мягкой меди, если его нагрузить боковыми сжимаюпщми напряжениями того же порядка величины, что и продольное сжатие, таким путем увеличивая сжимающие напряжения на плоскостях скольжения. Простейший путь получения внутреннего разрыва при растяжении в пластичном материале — нагрузить растяжением образец с глубоким надрезом (рис. 1.6). Это вызывает касательные напряжения в наклонных сечениях, подобных показанному на [c.36]

Для определения прочности проводят испытания на растяжение специально приготовленных образцов из материала, подлежащего испытанию. Образцы изготовляют круглого или прямоугольного сечения установленных стандартом размеров. Приготовленные образцы зажимают в захваты разрывной машины и постепенно растягивают со все возрастающей силой Р. По полученным значениям нагрузки Р и удлинениям образца А/ строят диаграм.му растяжения (рис. 3), которая показывает зависимость между растягивающей нагрузкой Р и вызываемой этой силой деформацией. Диаграмма растяжения справедлива только для пластичных материалов. Хрупкие материалы испытывают на сжатие и строят диаграмму их сжатия. [c.7]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...