Обзор
К механическим характеристикам относятся:
- модуль упругости,
- коэффициент Пуассона,
- пластичность,
- твердость,
- прочность и др.
Для определения этих характеристик используют испытаниz. Наиболее распространенные испытания на растяжение. Для испытаний используют специальные образцы.
Основной целью испытаний является построение диаграммы растяжения-сжатия, т.е. зависимости между силой, действующей на образец, и его удлинением.
Особенности диаграммы растяжения малоуглеродистой стали
- упругая стадия, при сравнительно малых нагрузках материал подвержен закону Гуку и после прекращения нагрузки никаких остаточных деформации нет.
- площадка текучести, в дальнейшем рост нагрузки замедляется и вскоре совсем прекращается. Явление роста деформаций при постоянной нагрузке имеет название текучести.
- упрочнение, после окончания стадии текучести образец снова начинает сопротивляться деформациям. Если повторно нагрузить образец исчезает участок текучести (f > OA), образец приобретает способность воспринимать без остаточных деформаций большие нагрузки. Явление увеличения упругих свойств в результате предварительного пластического деформирования имеет название наклеп.
- точка, в которой наблюдается качественное изменение характера деформаций (образуется прогрессирующая шейка). Разрушение может быть доведено до конца даже при уменьшении нагрузки.
- точка разрушение образца.
Во избежание влияния размеров строят диаграмму зависимости напряжения от относительной деформации.
- предел пропорциональности – наибольшие напряжения, до которых справедлив закон Гука (для стали 200 МПа).
- предел упругости – наибольшие напряжения, до которых материал не имеет остаточных деформаций (для стали 200 МПа).
- предел текучести – напряжение, при которых происходит рост деформаций без увеличения нагрузки (для стали 240 МПа).
- предел прочности – напряжение, которые может выдержать образец без разрушения (для стали 400 МПа).
Также определяются:
- относительное окончательное удлинение после разрушения:
- относительное окончательное сужение сечения образца в месте разрушения:
В зависимости от материалы делятся на:
- пластичные ( > 5% (углеродная сталь, медь, алюминий),
- хрупкие ( < 5% (чугун, бетон, инструментальная сталь).
Диаграмма растяжения хрупких материалов не имеет площадки текучести. Для них проводят испытание на сжатие, так как они лучше оказывают сопротивление сжатию, чем растяжения (Для пластичных материалов модуль упругости, предел упругости, предел текучести при растяжении и сжатии приблизительно одинаковы).
Кроме хрупких и пластичных материалов существуют еще упруго-вязкие материалы (полиамиды). Для них характерно явление ползучести и релаксации напряжений.
Ползучесть – это непрерывный рост пластических деформаций при неизменной нагрузке.
Релаксация напряжений – медленное уменьшение напряжений при неизменной полной деформации за счет увеличения пластической составляющей и уменьшения упругости.
Допускаемые напряжения для пластичных материалов и хрупких материалов.
Условие прочности при растяжении:
Твердость материалов
Для определения твердости существует три метода:
- Метод Бринеля - твердость определяется как отношение силы, с которой вдавливается заготовленный шарик в материал к площади отпечатка.
- Метод Роквела – используется алмазный конус и заготовленный шарик, твердость определяется по разности на шкале прибора от действия предыдущей нагрузки до полной нагрузке (HRC – конус, HRВ – шарик)
- Метод Виленса - для определения твердости используется алмазная пирамида и определяется как отношение силы, с которой вдавливается заготовленный шарик в материал к площади
Эпюры продольных сил и напряжений
Графики, показывающие, как изменяются внутренние усилия при переходе от сечения к сечению, называется эпюрами.
Правила построения эпюр:
- Ось, на которой строится эпюра (база), параллельна оси стержня.
- Ордината эпюры откладывается от оси эпюры по перпендикуляру.
- Штрихуют эпюры линиями, которые перпендикулярны к базы.
- Для усилий выбирают определенный масштаб, проставляют значение характерных ординат, в поле эпюры ставят знак усилия.
Пример: Для стального стержня выявить закон изменения продольных сил, напряжений и перемещений, если Е =2 105МПа. Договоримся считать продольную силу положительной, если она вызывает растяжение.
Формат: pdf
Язык: русский, украинский
Размер: 420 КВ
Пример решения задачи на растяжение-сжатие