Основные механические характеристики материалов при статических нагрузках. Растяжение и сжатие

Применяемые в инженерной практике материалы можно разделить на 2 группы: пластичные, которые разрушаются после появления значительных остаточных деформаций и хрупкие, которые разрушаются при весьма малых деформациях.

Это деление является условным, ибо один и тот же материал в зависимости от характера напряженного состояния, температуры и скорости деформирования может вести себя, как пластичный или как хрупкий. Поэтому при решении задач по сопромату правильнее говорить о пластичном или хрупком состоянии материала.

Основные механические характеристики пластичного материала

(например, малоуглеродистой стали) определяются при испытании на растяжение.

На рис. 6,а показана типичная диаграмма растяжения образца из малоуглеродистой стали. Диаграмма характеризует поведение данного индивидуального образца с его конкретными размерами. Для того тобы получить механические характеристики исследуемого материала, необходимо исключить влияние абсолютных размеров образца. С этой целью диаграмму перестраивают в координатах

где Ао и l - соответственно начальная площадь поперечного сечения и начальная расчетная длина образца (рис. 6 б).

Характер диаграммы после такой.перестройки сохраняется, изменяется лишь масштаб. Эта диаграмма называется диаграммой растяжения материала или диаграммой напряжений, и ее. ординаты дают величины механических характеристик исследуемого материала. В начальной стадии испытания (до точки А с координатой Fпц) зависимость между силой и удлинением линейна, т.е. справедлив закон Гука. Участок диаграммы ОА называется зоной пропорциональности. При растягивающей силе Fу, почти не отличающейся от Fпц, в образце возникают первые остаточные деформации. Участок 0В - зона упругости. При достижении растягивающей силой значения Fт (точка С) наблюдается рост удлинения без увеличения нагрузки. Это явление называется текучестью металла. Соответствующий участок диаграммы (почти горизонтальная линия) называется площадкой текучести.

В этой стадии деформации полированная поверхность образца становится матовой и на ней можно обнаружить сетку линий, наклоненных к оси образца под углом примерно 45°. Это линии Людерса-Чернова, представляющие собой следы сдвигов частиц материала. Направление указанных линий соответствует площадкам, на которых при растяжении образца возникают наибольшие касательные напряжения.

По окончании стадии текучести материал вновь начинает сопротивляться деформации, здесь связь между силой и удлинением не линейна: удлинение растет быстрее нагрузки. Этот участок диаграммы

(СД) называют зоной упрочнения. При силе примерно равной Fmax на образце появляется местное утоньшение - шейка, в результате сопротивление образца падает и его разрыв происходит при силе, меньшей Fпч. Участок диаграммы ДЕ - зона локализации деформаций. При решении задач по сопромату наиболее важням является участок, при котором деформация прямопропорциональна нагрузке.