В. И. Феодосьев - СОПРОТИВЛЕНИЕ МАТЕРИАЛОВ (Учебник - Сопротивление материалов - В. И. Феодосьев), страница 12

Этим обстоятельством и объясняется возникновение зоны упрочнения и некоторое увеличение растягивающей силы при наличии пластических деформаций. Не следует, однако, думать, что с вытяжкой число дислокаций уменьшается. Напротив. Каждый кристаллик взаимодействует с соседними, и возникают новые дислокации. Некоторые типы дислокаций (мы показали на рис. 1.36 только один тип, а их много) способны к воспроизводству. Если дислокация не находит выхода к упирается в соседний кристаллик, то к месту блокировки подходят следом новые и новые. Дислокации в этом месте накапливаются. Но несколько непосредственно соседствующих дислокаций — это уже микротрещина, которая по мере увеличения растягивающих напряжений способна начать расширяться.

В структуре материала возможно существование микротрещин и по условиям кристаллизации. Получается, что процесс разрушения имеет в своей основе два взаимообусловленных и взанмоконкурнрующих механизма, "борющихся" за право разрушить образец. Первый механизм— образование пластических деформаций путем сдвига по определенным кристаллографическим плоскостям. Второй — образование и развитие трещин с последующим разрывом. Иногда верх берет первый, иногда — второй.

Об этих вопросах нам предстоит поговорить еще и в дальнейшем. Возвращаясь к закону разгрузки, следует указать, что в результате приложения к образцу внешних сил в кристаллах возникают смещения атомов не только на целое число позиций, но сохраняется также и нехоторое искажение кристаллической решетки. Следовательно, наряду с пластической деформацией существует к упругая. При разгрузке форма искаженной решетки восстанавливается, т.е. снимается упругая деформация. Пластическая же деформация, понятно, не восстанавливается.

Весьма существенно, что процесс снятия упругой деформации происходит по тем же законам изменения внутрикрнсталлнческих сил, что и в начальной стадии нагружения образца. Поэтому прямая разгрузки КЬ (см. рис. 1.30) параллельна прямой начального нагружения ОА. Перейдем теперь к числовым механическим характеристикам, которые определяют при испытании материалов на растяжение — сжатие.

1.9. Основные механические характеристики материала Чтобы дать количественную опенку описанным выше свойствам материала, перестроим диаграмму растяжения Р = = ДЫ) в координатах и и я. Для этого уменьшим в Г раз ординаты и в 1 раз абсциссы, где Е и 1 — соответственно плошадь поперечного сечения и рабочая длина образца до нагружения. Так как эти величины постоянны, то диаграмма о = ~(е) (рис. 1.38) имеет тот же внд, что и диаграмма растяжения (см.

рис. 1.30), и называется условной диаграммой растляж ения. Отметим на диаграмме характерные точки и дадим определение соответствуюших им числовых величии. Рис. 1.ЗВ Наибольшее напряжение, до которого материал следует закону Гука, называется пределом пропорииаиольиоспзи а„а. Предел пропорциональности зависит от условно принятой степени приближения, с которой начальный участок диаграммы можно рассматривать как прямую. Степень отклонения кривой и = Де) от прямой о = Ее определяют по величине угла, который составляет касательная к диаграмме с осью а. В пределах закона Гука тангенс этого угла определяется величиной 1/Е. Обычно считают, что если отношение де(да оказалось на 50 % больше, чем ЦЕ, то предел пропорциональности достигнут.

Упругие свойства материала сохраняются до напряжения, называемого пределом упругости. Под пределом упругоспзи сг понимается такое наибольшее напряжение, до которого материал не получает остаточных деформаций. Лля того чтобы найти предел упругости, необходимо после каждой дополнительной нагрузки разгружать образец и следить, не образовалась лн остаточнал деформация. Так как ВО пластические деформации в отдельных кристаллах появляются уже на самой ранней стадик нагружеиия, ясно, что предел упругости, как и предел пропорциональности, зависит от требований точности, которые устанавливают на производимые замеры.

Обычно остаточпую деформацию, соответствующую пРеделУ УпРУгости, пРинимают в пРеделах сост = (1... 5) 10 з, т.е. О, 001 ... О, 005 %. Соответственио этому допуску предел упругостк обозначают через ое,еег или аЕ,ЕЕЗ. Понятия предела пропорциональности и предела упругости довольно условны; они решающим образом зависят от условно принятой нормы па угол наклона касательной и па остаточную деформацию. Поэтому значения оец и <тг в справочные данные по свойствам материалов обычно не включают. Следующей, более определенной характеристикой является предел текучести. Под пределам щекучесгпи от понимается то напряжение, при котором происходит рост деформации без заметного увеличении нагрузки. В тех случаях, когда на диаграмме отсутствует явно выраженная площадка текучести, за предел текучести условно припимают напряжение, при котором остаточная деформация гост = О, 002, т.е. 0,2 % (рис.

1.39). В некоторых случаях устанавливают предел сост = О, 005, или Еост = 0,5%. Рис. г.ЗЕ Условный предел текучести обозначают через ие з и ое з в завискмости от принятой величкиы допуска на остаточную деформацию. Индекс 0,2 обычно в обозначениях предела текучести опускают. Если необходимо отличить предел текучести на растяжение от предела текучести на сжатие, то в обозначение вводится дополнительный индекс "р" кли "с" — соответственно растяжению или сжатию. Таким образом, для предела текучести получаем обозначения пт.р и пт.с Предел текучести легко поддается определению и является одной из основных механических характеристик материала. Только не следует думать, что для определения условного предела текучести необходима последовательнзл нагрузка и разгрузка, пока остаточная деформация не достигнет заданного уровня. Все гораздо проще.

Надо при прямом нагружении записать диаграмму испытания (см. рис. 1.39) и по оси абсцисс отложить заданную деформацию 0,2 %. Затем из полученной точки А провести прямую, параллельную начальному прямому участку. Орднната точки пересечения этой прямой с диаграммой (точка В) как раз и даст искомое значение условного предела текучести. Отношение максимальной силы, которую способен выдержать образец, к его начальной площади поперечного сечения носит название предела прочности, или временного сопротивлению Временное условное сопротивление при испытании на растяжение обозначают через пар, на сжатие — через оя с. Существенно заметить, что оя р не является напряжением„при котором разрушается образец.

Если относить растягнвающую силу не к начальной площади сечения образца, а к наименьшему сечению в данный момент, можно обнаружить, что среднее напряжение, которое называется истинным иапрялсекием, в наиболее узком сечении образца перед разрывом существенно больше, чем ов р. Значения от в и оаг для некоторых наиболее часто встречающихся материалов приведены в табл. 1.1. Зля высокопрочных нитей и нитевидных кристаллов основной характеристикой наряду с модулем упругости и влотностью является временное сопротивление (табл. 1.2). Именно им в первую очередь и определяется прочность создаваемого композита.

Что же касается предела текучести, то его для Таблица 1 1. Механические характеристики некоторых материалов нри растиксеиии и сжатии 5,% а,,р а,,, нар а,,, Матеркал (1е = бб МПа 42 2В 11 24 390 530 1100 620 Ставь мааоуглеродмстаа Сталь 30 кезакаленнал 250 ЗЗО 900 370 250 330 1030 370 Сталь 30 закалекиел Сталь 45 иезакеленмел Сталь 45 закаленнак Сталь УВ незакаленнел 13 25 10ВО 630 970 430 1040 250 Сталь УВ закалемиал Сталь ЗОХГСА закаленнае Сталь 40ХНВ закеленнак Чугун серый СЧ26 Титан технический 640 Медь отожжеинак Медь нруткоаал Латунь Бронза Алюминий 340 540 340 Люраль Таблица 1.3.

Значении л, р и 7 дли высокопрочных нитей и нитевидных кристаллов 700 1400 1720 140 520 55 250 330 110 50 700 1400 2100 310 520 55 250 ЗЗО 110 50 1100 1620 2050 150 600 220 320 450 140 В5 16 10 10 0,6 23 46 15 17 7,5 35 Окакчакиа табл. 1.я этих структурных элементов не определяют. Нити и нитевидные кристаллы лишены тех структурных свойств, которые лежат в основе явления общей текучести и последуюшего упрочнения. При испытании на растяжение определяют еще одну характеристику материала — так называемое удлинение ори разрыве 6, представляюшее собой среднюю остаточную деформацию на определенной стандартной длине образца к моменту разрыва. Определяют 6 в процентах следующим образом.

Перед испытанием на поверхность образца наносят ряд рисок, делящих рабочую часть образца на равные части. После того как образец испытан и разорван, обе его части составляют по месту разрыва (рис. 1.40). Палее, по имеющимся на поверхности рискам от сечения разрыва вправо и влево откладывают отрезки, имевшие по испытания длину 50 (см. рис. 1.40). Таким образом определяется среднее удлинение на стандартной длине 1е = 100. В некоторых случаях за 1е принимают длину, равную 5Ы (см. табл.