Іспит матеріалів на розтягання. Діаграми розтягання
Випробування матеріалів на розтягання
При проектуванні і розрахунках на міцність, жорсткість і стійкість
елементів механізмів, машин і споруджень необхідно знати властивості
матеріалів. Тому матеріали випробовують на розтягання, стискання, зсув,
крутіння, згин і твердість. Докладні описи всіх видів механічних
випробувань, а також застосовуваних при цьому машин і приладів
наводяться в спеціальних курсах і вказівках до лабораторних робіт з
опору матеріалів. Обмежимося лише коротким описанням деяких
розповсюджених видів механічних випробувань і одержуваних при цьому
результатах.
Якщо навантаження статична, то основним є випробування на розтягання,
при якому виявляються найбільш важливі властивості матеріалів. Для цього
з випробувального матеріалу виготовляють спеціальні зразки. Найчастіше
їх роблять циліндричними (рис.4.1,а), a з листового металу звичайно
виготовляють плоскі зразки (рис.4.1,б).
Рис.4.1. Зразки для випробувань на розтягання
.
Ці співвідношення можна виразити в іншій формі. З огляду на те, що
— площа поперечного перерізу зразка, одержимо для довгого зразка
(4.1)
для короткого зразка
. Такі зразки називаються пропорційними.
Діаграми розтягання. Для випробувань на розтягання застосовують розривні
машини, що дозволяють у процесі випробування визначати зусилля й
відповідні їм деформації зразка. За цими даними будують первинну
діаграму розтягання, у якій по осі ординат відкладають зусилля, по осі
абсцис – відповідні їм подовження. Діаграма розтягання може бути
отримана й автоматично за допомогою спеціальних діаграмних апаратів.
Характер діаграми розтягання залежить від властивостей випробувального
матеріалу. Типовий вид такої діаграми для маловуглецевої сталі зображено
на рис.4.2.
Розглянемо характерні ділянки й точки цієї діаграми, а також відповідні
їм стадії деформування зразка.
Від початку навантаження до певного значення сили, що розтягує, має
місце пряма пропорційна залежність між подовженням зразка і силою. Ця
залежність на діаграмі виражається прямою ОА. На цій стадії розтягання
справедливий закон Гука.
Рис.4.2. Діаграма розтягання маловуглеродистої сталі
, називається межею пропорційності і обчислюється по формулі
(4.3)
Отже, границею пропорційності називається напруга, після якої
порушується закон Гука.
не досягне певної величини, викликана нею деформація буде повністю
зникати при розвантаженні. Процес розвантаження при цьому буде
зображуватись тією ж лінією, що й навантаження.
найбільше значення сили, при якому зразок при розвантаженні ще не дає
залишкової деформації. Цьому значенню на діаграмі відповідає точка В, а
пружній стадії розтягання зразка — ділянка діаграми ОВ.
й визначається по формулі
будуть близькими друг до друга і звичайно розходженням між ними
зневажають.
ph”ий процес деформації, називається текучість матеріалу, і
супроводжується залишковим (пластичним) подовженням, що не зникає після
розвантаження.
називається найменша напруга, при якій деформація зразка відбувається
при постійному розтягувальному зусиллі. Величина границі текучості
обчислюється по формулі
(4.5)
Початок пластичної деформації відповідає наставанню деякого критичного
стану металу, що може бути виявлено не тільки по залишкових деформаціях,
але й по ряду інших ознак. При пластичній деформації підвищується
температура зразка; у сталі змінюються електропровідність і магнітні
властивості; на полірованій поверхні зразків, особливо плоских, помітно
потускнення, що є результатом появи густої сітки ліній, що носять назву
ліній Чернова (ліній Людерса). Останні нахилені до осі зразка приблизно
під кутом 450 і являють собою мікроскопічні нерівності, що виникають
внаслідок зсувів у тих площинах кристалів, де діють найбільші дотичні
напруження. У результаті зсуву по похилих площинах зразок одержує
залишкові деформації.
, що може сприйняти зразок.
. Його обчислюють по формулі
.
що розтягує, спостерігається лише при випробуванні зразка в розривній
машині, що обмежує швидкість наростання деформації. При навантаженні
шляхом підвішування вантажів руйнування відбудеться при постійному
навантаженні, але із все зростаючою швидкістю деформації.
Рис.4.3. Утворення місцевого звуження (шийки)
величину сили, що розтягує, у момент розриву, одержимо
(4.7)
Обумовлена в такий спосіб напруга при розриві зразка досить
умовна й не може бути використана як характеристика механічних
властивостей сталі. Умовність полягає в тому, що отримана вона
розподілом сили в момент розриву на первісну площу поперечного перерізу
зразка, а не на дійсну його площу при розриві, що значно менше
початкової внаслідок утворення шийки.
Для маловуглецевої сталі, що має площадку текучості, наприклад, для
сталі Ст.2, ці характеристики наступні:
Для металів, що не мають площадки текучості, границю текучості
визначають умовно як напругу, при якій залишкова деформація становить
величину, установлену ДСТ або технічними умовами. За ДСТ 1497-61
величина залишкової деформації становить 0,2% від вимірюваної довжини
зразка. Умовні границі текучості відзначають нижнім індексом відповідно
до заданої величини деформації, наприклад
З огляду на те, що практично важко встановити початок відхилення від
закону пропорційності і початок появи перших залишкових деформацій,
вводять також поняття умовних границі пропорційності й границі
пружності.
Умовною границею пропорційності називають найменшу напругу, при якій
відхилення від лінійної залежності між напругою і деформацією досягає
деякої величини, встановленої технічними умовами (наприклад, 0,002% від
вимірюваної довжини зразка).
).
Нашли опечатку? Выделите и нажмите CTRL+Enter
