Испытание материалов на растяжение. Механические характеристики материалов при растяжении

 

Испытание на растяжение является основным видом исследования при определении механических свойств материала. Испытания производят на специальных машинах, создающих растягивающую нагрузку. Для испытания берут стандартные образцы: l ₀ = 10 d ₀. Замеряют l₀, d₀ до испытания и l₁, d₁ после испытания Эскиз образца до испытания “ а ” и после испытания “ б ” представлен на рис. 3.6.

 

В процессе испытаний на диаграммном аппарате разрывной машины автоматически записывается зависимость деформаций образца ∆ l_i от величины действующей нагрузки P_i (рис. 3.7).

Характерными точками диаграммы являются:

А – соответствует наибольшей нагрузки Р_пц, при которой соблюдается линейная зависимость между напряжениями и деформациями. На этом участке справедлив закон Гука σ = Еe.

В – соответствует наибольшей нагрузке Р_{упр .}, при которой материал образца сохраняет упругие свойства.

CD – площадка текучести. Соответствует нагрузке Р_т, при которой деформации растут без увеличения нагрузки.

Е – соответствует максимальной нагрузке, которую может выдержать образец Р_в.

G – соответствует нагрузке Р_р, при которой происходит разрыв образца.

Используя указанные величины Р_пц, Р_упр., Р_т, Р_в, полученные в процессе испытаний, определяют характеристики прочности материала: σ_пц, σ_упр., σ_т, σ_в.

– предел пропорциональности

– предел упругости

– предел текучести

– временное сопротивление

Характеристики пластичности материала можно найти так:

- относительное остаточное удлинение

- относительное остаточное сужение

В том случае, когда диаграмма испытания стали строится в координатных осях тангенс угла наклона предела пропорциональности к оси ε численно равен Е – модулю упругости I -рода (рис.3.7).

tgα = E = 2,1·10⁵ МПа.

Вертикаль, проведенная через точку В диаграммы растяжения, делит её на две части:

левая часть – зона упругих деформаций;

правая часть – зона упругопластических деформаций (рис.3.7)

 

Процесс быстрого нарастания пластических деформаций без увеличения напряжений называется текучестью.

Процесс постепенного нарастания пластических деформаций без увеличения напряжений называется ползучестью.

Процесс падения напряжений во времени без изменения деформаций называется релаксацией.

Наклеп – повышение предела пропорциональности путем предварительного растяжения образца выше площадки текучести – σ_т (рис. 3.8)

В результате наклепа материал становится более прочным и хрупким.

 

 

Сдвиг

 

При сдвиге в сечении элемента возникает только один внутренний силовой фактор – Q_y (рис. 4.1). При сдвиге в сечении элемента возникают касательные напряжения, которые определяются как:

(4.1)

Условно полагают, что касательные напряжения τ при сдвиге по поперечному сечению элемента распределяется равномерно.

Закон Гука при сдвиге:

t = Gγ (4.2)

γ – угол сдвига;

G – модуль упругости при сдвиге или модуль упругости II рода.

Условие прочности при сдвиге

(4.3)

R_cp = 0,7 R – расчетное сопротивление на срез. (4.4)

Зависимость между модулями упругости G и Е:

(4.5)

Для стали G = 8·10⁴МПа.

 

Кручение круглых стержней