Механические свойства, определяемые при статических испытаниях

Раздел 6 Механические свойства, определяемые при статических испытаниях

Тема 1 Испытания на растяжение и характерные точки диаграммы растяжения (2 часа)

         План лекции

1. Испытания на одноосное растяжение.

2. Прочностные свойства.

3. Стандартные образцы для испытаний на растяжение.

4. Разновидности первичных диаграмм растяжения.

5. Предел пропорциональности.

6. Предел текучести.

Рекомендуемые материалы

7. Предел прочности.

Испытания на растяжение и характерные точки диаграммы растяжения

В большинстве случаев металлические материалы в конструкциях работают под статическими нагрузками. Поэтому статические испытания широко распространены и проводятся с использованием разных схем напряженного состояния в образце. К основным разновидностям статических испытаний относятся испытания на растяжение, сжатие, изгиб и кручение.

Испытания на одноосное растяжение – наиболее распространенный вид испытаний для оценки механических металлов. Методы испытания на растяжение стандартизированы. Помимо основной рабочей части большинство образцов (рисунок 17) имеет головки различной конфигурации для крепления в захватах.

Механические свойства при растяжении могут быть разделены на две группы – прочностные и пластические. Прочностные свойства – это характеристики сопротивления материала образца деформации или разрушению. Большинство стандартных прочностных характеристик рассчитывают по положению определенных точек на диаграмме растяжения, в виде условных растягивающих напряжений. На практике механические свойства определяют по первичным кривым растяжения в координатах нагрузка – абсолютное удлинение, которые автоматически записываются на диаграммной ленте испытательной машины. Для поликристаллов различных металлов все многообразие этих кривых можно свести к трем типам (рисунок 18).

Рисунок 17 – Стандартный образец для испытаний на растяжение

В зависимости от типа диаграммы меняется набор характеристик, которые по ней можно рассчитать, а также их физический смысл. На рисунке 19 (диаграмма третьего типа) нанесены характерные точки, по ординатам которых рассчитывают прочностные характеристики (σ_i=Р_i/F₀). Как видно, на диаграммах других двух типов могут быть нанесены не все эти точки.

а) хрупкое разрушение; б) разрушение после равномерной деформации;

 в) разрушение после образования шейки

Рисунок 18 – Разновидности первичных диаграмм растяжения

Усилие Р_пц определяет величину предела пропорциональности σ_пц – напряжения, которое материал образца выдерживает без отклонения от закона Гука (σ_пц=Р_пц/F₀).

Усилие Р_упр определяет величину условного предела упругости σ_упр – напряжения, при котором остаточное удлинение достигает заданной величины, обычно 0,05%. Иногда меньше – до 0,005%. Это напряжение, при котором появляются первые признаки микропластической деформации (σ_упр=Р_упр/F₀).

Усилие Р_Т определяет величину физического предела текучести σ_Т – напряжения, при котором остаточное удлинение достигает заданной величины, обычно 0,2%. Иногда 0,1%; 0,3% и больше. Это напряжение, при котором образец деформируется под действием практически неизменной растягивающей нагрузки (σ_Т=Р_Т/F₀). Физический предел часто называют нижним в отличие от верхнего предела текучести, рассчитываемого по нагрузке, соответствующего вершине зуба текучести u на рисунке 19.

Рисунок 19 – Характерные точки на диаграмме растяжения,

по которым рассчитывают прочностные характеристики

В лекции "4 Уголовный закон" также много полезной информации.

Усилие Р_в определяет величину предела прочности σ_в – условного напряжения, характеризующего сопротивление максимальной равномерной деформации (σ_в=Р_в/F₀).

         Рекомендуемая литература

1. Золотаревский В.С. Механические свойства металлов. – М.: Металлургия, 1998. – 306 с.

2. Бернштейн М.Л., Займовский В.А. Механические свойства металлов. – М.: Металлургия, 1979. – 496 с.

3. Костин П.П. Физико-механические испытания металлов, сплавов и неметаллических материалов. – М.: Машиностроение, 1990. – 296 с.

4. Шарая О.А., Куликов В.Ю., Шарый В.И. Учебное пособие по курсу Механические свойства материалов», КарГТУ, 2004.