Характеристики пластичности материала

Тема 2.2. Механические испытания,

Механические характеристики.

Предельные и допускаемые напряжения

Иметь представление о предельных и допускаемых напряжени­ях и коэффициенте запаса прочности.

Знать диаграммы растяжения и сжатия пластичных и хруп­ких материалов, порядок расчетов на прочность.

При выборе материалов для элементов конструкции и расчетов на прочность необходимо знать механические характеристики. Необ­ходимые сведения получают экспериментально при испытаниях на растяжение, сжатие, срез, кручение и изгиб.

Механические испытания.

Статические испытания на растяжение и сжатие

Это стандартные испыта­ния: оборудование — стандарт­ная разрывная машина, стан­дартный образец (круглый или плоский), стандартная методика расчета.

На рис. 22.1 представлена схема испытаний (do — началь­ный диаметр поперечного сече­ния; l о — начальная длина).

На рис. 22.2 изображена схема образца до (рис. 22.2а) и после (рис. 22.26) испытаний (dш — диаметр шейки, сужения перед раз­рывом).

Образец закрепляется в зажимах разрывной машины и растяги­вается до разрыва. Машина снабжена прибором для автоматической записи диаграммы растяжения — зависимости между нагрузкой и абсолютным удлинением (рис. 22.3 — диаграмма растяжения для малоуглеродистой стали).

Тема 2.2. Механические испытания 189

Полученная диаграмма пересчитывается и перестраивается (рис. 22.4 — приведенная диаграмма растяжения первого типа).

Особые точки диаграм­мы растяжения обозначены точками 1, 2, 3, 4, 5:

1) точка 1 соответству­ет пределу пропорциональности: после нее прямая линия (прямая пропорциональность) заканчивается и пе­реходит в кривую;

участок 01 — удлине­ние Δ l растет пропорцио­нально нагрузке; подтверждаетсязакон Гука;

2) точка 2 соответствует пределу упругости материала: матери­ал теряет упругие свойства — способность вернуться к исходным размерам;

3) точка 3 является концом участка, на котором образец силь­но деформируется без увеличения нагрузки. Это явление называют текучестью; текучесть — удлинение при постоянной нагрузке;

4) точка 4 соответствует максимальной нагрузке, в этот момент на образце образуется «шейка» — резкое уменьшение площади по­перечного сечения. Напряжение в этой точке называют временным сопротивлением разрыву, или условным пределом прочности. Зона 3-4 называется зоной упрочнения.

Механические характеристики

При построении приведенной диаграммы рассчитываются ве­личины, имеющие условный характер, усилия в каждой из точек

190 Лекция 22

делят на величину начальной площади поперечного сечения, хотя в каждый момент идет деформация и площадь образца уменьшает­ся. Приведенная диаграмма растяжения не зависит от абсолютных размеров образца (рис. 22.4).

Основные характеристики прочности.

— предел пропорциональности σ_пи = F 1 /A q;

— предел упругости σ_у = F 2 /A 0;

— предел текучести σ_т = F 3 /A q;

— предел прочности, или временное сопротивление разрыву,

— начальная площадь сечения.

Характеристики пластичности материала

δ — максимальное удлинение в момент разрыва

где Δ l_тax — максимальное остаточное удлинение (рис. 22.3);

ψ — максимальное сужение при разрыве

где A ш — площадь образца в месте разрыва.

Характеристики пластичности определяют способность матери­ала к деформированию, чем выше значения δ и ψ, тем материал пластичнее.

Тема 2.2. Механические испытания 191