в) Испытания на прочность. Построение диаграмм растяжения.
Всем доброго времени суток! А наш канал "Металлург" продолжает демонстрацию лекций по специальным дисциплинам: материаловедение и металлургия.
На сегодняшний день мы продолжаем разбирать лекции по материаловедению. Наша лекция посвящена испытанию на прочность, а также построению диаграмм растяжения.
При испытании образцов на растяжение определяют предел прочности (временное сопротивление) ζв, предел текучести (физический) ζт, пределтекучести условный (технический) ζ0,2, предел пропорциональности ζпц, истинное сопротивление разрыву Sк и относительное удлинение и сужение δ, φ.
Для установления комплекса механических свойств металлов образцы из исследуемого материала подвергают статическим и динамическим испытаниям.
Статическими называются испытания, при которых прилагаемая к образцу нагрузка возрастает медленно и плавно.
К статическим испытаниям относят испытание на растяжение, сжатие, кручение, изгиб, а также определение твердости.
Геометрические формы образцов из металлов и сплавов, предназначенных для исследования упругопластических и прочностных свойств, весьма многообразны, но наиболее широко используются образцы в виде стержня с утолщениями на его концах (рисунок 1) и плоские образцы (рисунок 2). Утолщения на концах образцов называются головками.
Форма головки зависит от конструкции захватов испытательной машины, соответствующих виду нагрузок на образец.
Для плоских образцов конструкции головок более однообразны по форме . Переход от рабочей части к головкам делается плавным, без резкого изменения формы, чтобы уменьшить концентрацию напряжений и тем самым обеспечить в рабочей части образца однородное и одноосное напряженное состояние.
Длина рабочей части в 5–10 раз превышает ее наибольший поперечный размер.
Переходный участок выполняется в виде торообразной или конической поверхности.
В результате испытаний на статическое растяжение, которое проводят на разрывных машинах, получают диаграмму растяжения (рисунок 3, а) и диаграмму условных напряжений (рисунок 3, б) пластичного металла.
Из графика видно, что сколь бы ни было мало приложенное напряжение, оно вызывает деформацию, причем начальные деформации являются всегда упругими и величина их находится в прямой зависимости от напряжения.
На кривой, приведенной на диаграмме (рисунок 3), упругая деформация характеризуется линией ОА и ее продолжением.
Выше точки А нарушается пропорциональность между напряжением и деформацией. Напряжение вызывает уже не только упругую, но и пластическую деформацию.
Представленная на рисунке 3 зависимость между приложенным извне напряжением и вызванной им относительной деформацией характеризует механические свойства металлов:
-наклон прямой ОА (рисунок 3, а) показывает жесткость металла или характеристику того, как нагрузка, приложенная извне, изменяет межатомные расстояния, что в первом приближении характеризует силы межатомного притяжения; тангенс угла наклона прямой ОА пропорционален модулю упругости (Е), который численно равен частному от деления напряжения на относительную упругую деформацию (Е= / );
-напряжение пц (рисунок 3, б), которое называется пределом пропорциональности, соответствует моменту появления пластической деформации. Чем точнее метод измерения деформации, тем ниже лежит
точка А;
-напряжение упр (рисунок 3, б), которое называется пределом упругости, и при котором пластическая деформация достигает заданной малой величины, установленной условиями. Часто используют значения остаточной деформации 0,001; 0,005; 0,02 и 0,05%. Соответствующие пределы упругости обозначают 0,005, 0,02 и т.д. Предел упругости – важная характеристика пружинных материалов, которые используют для упругих элементов приборов и машин;
-напряжение 0,2, которое называется условным пределом текучести и которому соответствует пластическая деформация 0,2 %.
Физический предел текучести т определяется по диаграмме растяжения, когда на ней имеется площадка текучести. Однако при испытаниях на растяжение большинства сплавов площадки текучести на диаграммах нет
Выбранная пластическая деформация 0,2 % достаточно точно характеризует переход от упругих деформаций к пластическим, а напряжение 0,2 несложно определяется при испытаниях независимо от того, имеется или нет площадка текучести на диаграмме растяжения. Допустимое напряжение, которое используют в расчетах, выбирают обычно меньше 0,2 в 1,5 раза;
-максимальное напряжение в, которое называется временным сопротивлением, характеризует максимальную несущую способность материала, его прочность, предшествующую разрушению, и определяется по формуле:
Допустимое напряжение, которое используют в расчетах, выбирают
меньше в в 2,4 раза.
Пластичность материала характеризуется относительным удлинением и относительным сужением:
На сегодня всё! Спасибо всем за проявленный интерес к нашему каналу!
❗Больше информации по материаловедению и металлургии на канале "Металлург" ❗