Прочностные свойства

si= P/F0 (3.1.)

которое однозначно определяет прочностные свойства материала, где P – усилие растяжения, F0 – начальное поперечное сечение образца перед испытанием.

Большинство стандартных прочностных характеристик рассчитывают по положению определенных точек на ДР. На рис.3.3 дана диаграмма III типа на которой нанесены характерные точки, по ординатам которых рассчитывают прочностные характеристики. Кривая ОАBDС характеризует поведение (деформацию) металла под действием напряжений s. До точки А деформация пропорциональна напряжению. Тангенс угла наклона прямой ОА к оси абсцисс характеризует модуль упругости материала E =s / δ (где δ =∆l/l₀ — относительная деформация).

Рис. 3.3. Диаграмма растяжения металлов для условных напряжений в координатах s-δ,где l-область упругой деформации, ll - область пластической деформации, lll - область развития трещин.

Модуль упругости Е определяет жесткость материала, интенсивность увеличения напряжения по мере упругой деформации. Модуль упругости практически не зависит от структуры металла, а все другие механические свойства являются структурно чувствительными и изменяются в зависимости от структуры (обработки) в широких пределах.

Напряжение, соответствующее точке А, называют пределом пропорцио-нальности ( sпц ). Обычно определяют условный предел пропорционально-сти, т. е. напряжение, при котором отступление от линейной зависимости между нагрузкой и удлинением достигает такой величины, что тангенс угла наклона, образованного касательной к кривой деформации с осью напряжений, увеличивается на 50 % своего значения на линейном (упругом) участке.

Напряжения, не превышающие предела пропорциональности, практически вызывают только упругие (в микроскопическом смысле) деформации, поэтому нередко отождествляют с условным пределом упругости. Предел упругости определяется как напряжение, при котором остаточная деформация достигает 0,05 % (или еще меньше) первоначальной длины образца:

s0.05=P_0.05/F₀ (3.2.)

Напряжение, вызывающее остаточную деформацию, равную 0,2 %, назы-

вают условным пределом текучести:

s 0.2=P_0.2/F₀ (3.3.)

При испытании сплавов железа и других металлов с ОЦК-решеткой при достижении определенного напряжения s на кривой растяжения образуется площадка. Напряжение, при котором образец деформируется без увеличения растягивающей нагрузки, называется физическим пределом текучести.

Условный предел текучести s 0.2 является расчетной характеристикой, которая определяет допустимую нагрузку, исключающую остаточную деформацию. По величине s_0.2 при нормальной температуре различают:

материалы низкой прочности (s_0.2 650MПа), средней прочности (s_0.2 650-1300МПа), и высокой прочности (s_0.2 1300-1400МПа).

Если допустимые напряжения определяются упругой деформацией (жесткая конструкция), то в расчетах по определению увеличения длины образца используется величина модуля упругости E. Величины s0.05 и s_0.2 характеризуют образование малых деформаций.

Дальнейшее повышение нагрузки вызывает более значительную пластическую деформацию во всем объеме металла. Напряжение, отвечающее наибольшей нагрузке, предшествующей разрушению образца, называют временным сопротивлением, или пределом прочности:

sвр=P_max/F₀ (3.4.)

У пластичных металлов начиная с напряжения sвр деформация сосредоточивается в одном участке образца, где появляется местное сужение поперечного сечения - так называемая шейка. В результате развития множественного скольжения в шейке образуется высокая плотность вакансий и дислокаций, возникают зародышевые несплошности, укрупнение которых приводит к возникновению пор. Сливаясь, поры образуют трещину, которая распространяется в направлении, поперечном оси растяжения, и в некоторый момент образец разрушается. (точка С на рис 3.2).

Истинное сопротивление разрушению Sк определяется как отношение усилия в момент разрушения к минимальной площади поперечного сечения образца в месте разрыва:

S_k=P_k/F_k (3.5.)

Где F_k – конечная площадь поперечного сечения образца перед разрушением.

В случае хрупкого разрушения SК и определяет действительное сопротивление отрыву или хрупкую прочность материала. При вязком разрушении (когда образуется шейка) sвр и S_k характеризуют сопротивление значительной пластической деформации, а не разрушению. В конструкторских расчетах B S_k практически не используются, так как пластическая деформация при предельных напряжениях может нарушить работоспособность деталей и узлов. Для расчёта допустимых нагрузок на деталь в конструкторских расчётах используют s 0.2.

В процессе растяжения металл испытывает деформационные упрочнения (наклёп).

Характеристики s_0.2,s_вр,d, y, атакже Е являются базовыми — они включаются в ГОСТ на поставку конструкционных материалов, в паспорта приемочных испытаний, а также входят в расчеты прочности и ресурса.

Поиск по сайту: