Определяется путем испытаний образцов из различных материалов на специальных машинах. В процессе испытаний автоматически вычерчивается зависимость e-σ.
Так получают диаграмму растяжения или сжатия.
Рассмотрим диаграмму растяжения малоуглеродистой стали.
На начальном этапе растяжения – зависимость между e и σ прямо пропорционально. σ п. ц. – предел пропорциональности, после него деформации растут быстрее и при достижении значения σ т растут вообще без увеличения нагрузки. σ т – текучесть материала; ВС – площадка текучести.
При текучести стали блестящая поверхность, образца становится матовой, на поверхности появляются линии, наклоненные к продольной оси под углом 450. (при a = 45 касательные напряжения t -max).
Линии под углом 45 к оси называется линиями Чернова.
Если образец растягивать дальше, напряжения снова повышается, так происходит до точки Д, которая соответствует на оси ординат значению σ вр, называемая временным сопротивлением или пределом прочности.
Предел прочности – отношение наибольшей силы, которую выдерживает образец, к первоначальной площадки поперечного сечения.
При дальнейшем увеличении напряжении образце появляется местное сужение, которой называется шейкой.
По шейки происходит разрыв.
При разрыве условное напряжение уменьшается; на самом деле площадка поперечного сечения уменьшается из-за шейки и действие напряжения возрастает.
Если образец загрузить выше предела текучести (точка К), а затем нагрузку снять, то на диаграмме появится линия разгрузки параллельная участку ОА.
Образец не восстанавливает первоначальную длину. И общая деформация будет состоять из остаточной пластической и упругой деформации.
Расчеты на прочность.
Условие прочности имеет вид σ = N/А £ R (3),где R – расчетное сопротивление материала конструкции. Для пластичных материалов, на диаграмме растяжения есть площадка текучести R = σ т/[n].
N –нормативный коэффициент запаса прочности. При расчете на прочность надо уметь найти опасное сечение, на котором возникает наибольшее нормальное напряжение σ При постоянной по длине бруса продольной силы n опасным является поперечное сечение с меньшей площадью. Если брус имеет постоянное по длине сечение, то опасным является с наибольшей продольной силой. При расчете на прочность решаем три вида задач:
1) проверка напряжений. Известны продольная сила n и поперечное сечение А.
2) подбор сечения (проектный расчет). Известна продольная сила n и материал конструкции, значит из справочников, СНИПов можно определить расчетное сопротивление R. Тогда используя формулу (3) определяют А и подбирают сечение.
3) определение несущей способности. Известны конструкция и материал.
Требуется определить какую наибольшую нагрузку может нести данный брус. Из условия (3) получим: N £ A F.
Пример:
Требуется проверить прочность заданного стержня (собственный вес стержня не учитываем).
| А1 = 10 см2; А2 = 2 см2; Материал стержня – сталь R =210 МПа; F1 = 180 кН; F2 = 30 кН; 1. Построим эпюру продольных сил. Участок АВ. Проведем сечение в произвольной части участка. Отбросим верхнюю часть бруса и рассмотрим нижнюю. Nab – 30 = 0 => Nab = 30 кН. Проведем сечение 2 – 2 в любом месте участка ВС. Отбросим верхнюю часть и рассмотрим равновесие нижней.
| 
|
|
| å y = 0 Nbc – 180 – 30 => Nbc = 210 кН. | 
|
Определение нормальных напряжений по участкам.
σ ab = Nab / А2 =30 ·103 Н / 2 · 10 –4 м2 = 15 · 10 7 Н/ м2 или 150 Мпа < R =210.
Прочность участка АВ обеспечена.
σ bс = Nbс / А1=210 ·103 Н / 10 · 10 –4 м2 = 21 · 10 7 Н/ м2 или 210 Мпа = R =210.
Участок также отвечает требованию прочности, но на пределе.
Вывод: Стержень является прочным.
