Основные механические характеристики материала
Чтобы дать количественную оценку описанным выше свойствам материала, перестроим диаграмму растяжения Р = f(∆ℓ) в координатах σ и ε. Для этого уменьшим в F раз ординаты ив ℓ раз абсциссы, где F и ℓ — соответственно площадь поперечного сечения и рабочая длина образца до нагружения. Так как эти величины постоянны, то диаграмма σ = f (ε) (рис. 15) имеет тот же вид, что и диаграмма растяжения, но будет характеризовать уже не свойства образца, а свойства материала. Рис. 15
Отметим на диаграмме характерные точки и дадим определение соответствующих им числовых величин. Наибольшее напряже ние, до которого матери ал следует закону Гука, называется пределом пропорциональности ( σп ). Величина предела пропорциональности зависит от той степени точности, с которой начальный участок диаграммы можно рассматривать как прямую. Степень отклонения кривой σ = f (ε) от прямой σ = Е ε определяют по величине угла, который составляет касательная к диаграмме с осью σ. В пределах закона Гука тангенс этого угла определяется величиной 1/Е. Обычно считают, что если величина d ε / d σ оказалась на 50% больше чем 1/Е, то предел пропорциональности достигнут. Упругие свойства материала сохраняются до напряжения, называемого пределом упругости. Под пределом упругости (σу) понимается такое наибольшее напряжение, до которого материал не получает остаточных деформаций. Для того чтобы найти предел упругости, необходимо, очевидно, после каждой дополнительной нагрузки образец разгружать и следить, не образовалась ли остаточная деформация. Так как пластические деформации в отдельных кристаллах появляются уже в самой ранней стадии нагружения, ясно, что величина предела упругости, как и предела пропорциональности, зависит от требований точности, которые накладываются на производимые замеры. Обычно остаточную деформацию, соответствующую пределу упругости, принимают в пределах ε ост = (1÷5) 10-5, т. е. 0,001 ÷ 0,005%. Соответственно этому допуску предел упругости обозначается через σ 0,001 или σ0,005 . Нужно сказать, что предел упругости и предел пропорциональности трудно поддаются определению и резко меняют свою величину в зависимости от условно принятой нормы на угол наклона касательной и на остаточную деформацию. В силу указанных обстоятельств величины σп и σу в справочные данные по свойствам материалов обычно не включаются. Следующей, более определенной характеристикой является предел текучести. Под пределом текучести понимается то напря жение, при котором происходит рост деформации без заметного увеличения нагрузки. В тех случаях, когда на диаграмме отсутствует явно выраженная площадка текучести, за предел текучести принимается условно величина напряжения, при котором остаточная деформация εост - 0,002 или 0,2%. В некоторых случаях устанавливается предел εост = 0,5%. Условный предел текучести обозначается через ε0,2 и ε0,5 в зависимости от принятой величины допуска на остаточную деформацию. Индекс 0,2 обычно в обозначениях предела текучести опускается. Если необходимо отличить предел, текучести на растяжение от предела текучести на сжатие, то в обозначение вводится дополнительный индекс «р» или «с» соответственно растяжению или сжатию. Таким образом, для предела текучести получаем обозначения σтр и σтс. Предел текучести легко поддается определению и является одной из основных механических характеристик материала. Отношение максимальной силы, которую способен выдержать образец, к его начальной площади поперечного сечения носит назва ние предела прочности, или временного сопротивления, и обознача ется через σвр (на сжатие — σвс). Существенно заметить, что σвр не есть напряжение, при котором разрушается образец. Если относить растягивающую силу не к начальной площади сечения образца, а к наименьшему сечению в данный момент, можно обнаружить, что среднее напряжение *) в наиболее узком сечении образца перед разрывом существенно больше, чем σвр. Таким образом, предел прочности также является условной величиной. В силу удобства и простоты ее определения она прочно вошла в расчетную практику как основная сравнительная характеристика прочностных свойств материала. *) В зоне шейки напряжение по поперечному сечению образца распределяется, строго говоря, неравномерно.
Значения σтр и σвр для некоторых наиболее часто встречающихся материалов приведены в таблице 1 в кГ/см2. Таблица 1
При испытании на растяжение определяется еще одна характеристика материала. Это — так называемое удлинение при раз рыве δ%. Удлинение при разрыве представляет собой величину средней остаточной деформации, которая образуется к моменту разрыва на определенной стандартной длине образца. Определение δ % производится следующим образом. Перед испытанием на поверхность образца наносится ряд рисок, делящих рабочую часть образца на равные части. После того как образец испытан и разорван, обе его части составляются по месту разрыва (рис. 16). Далее, по имеющимся на поверхности рискам от сечения разрыва вправо и влево откладываются отрезки, имевшие до испытания длину 5d (рис. 16). Таким образом определяется среднее удлинение на стандартной длине ℓ 0 = 10d. В некоторых случаях за ℓ 0 принимается длина, равная 5d. Удлинение при разрыве будет следующим:
Возникающие деформации распределены по длине образца неравномерно. Если произвести обмер отрезков, расположенных между соседними рисками, можно построить эпюру остаточных удлинений, доказанную на рис. 16. Наибольшее удлинение возникает в месте разрыва. Оно называется обычно истинным удлинением при разрыве. Рис. 16 Диаграмма растяжения, построенная с учетом уменьшения площади F и местного увеличения деформации, называется истинной диаграммой растяжении.
Популярное: Как построить свою речь (словесное оформление):
При подготовке публичного выступления перед оратором возникает вопрос, как лучше словесно оформить свою... Как распознать напряжение: Говоря о мышечном напряжении, мы в первую очередь имеем в виду мускулы, прикрепленные к костям ... Как вы ведете себя при стрессе?: Вы можете самостоятельно управлять стрессом! Каждый из нас имеет право и возможность уменьшить его воздействие на нас... ©2015-2024 megaobuchalka.ru Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. (255)
|
Почему 1285321 студент выбрали МегаОбучалку... Система поиска информации Мобильная версия сайта Удобная навигация Нет шокирующей рекламы |