Феодосьев В.И (Сопротивление материалов - В.И. Феодосьев - С возможностью поиска), страница 12

Под пределом текучести ат понимаетсято напряжение, при котором происходит рост деформации беззаметного увеличения нагрузки. В тех случаях, когда на диа­грамме отсутствует явно выраженная площадка текучести, запредел текучести условно принимают напряжение, при кото­ром остаточная деформация £ост = 0,002, т.е.

0,2 % (рис. 1.39).В некоторых случаях устанавливают предел £Ост = 0,005, или£ост 0,5 %.Условный предел текучести обозначают через сг0 2 ив зависимости от принятой величины допуска на остаточную81деформацию. Индекс 0,2 обычно в обозначениях предела теку­чести опускают. Если необходимо отличить предел текучестина растяжение от предела текучести на сжатие, то в обозна­чение вводится дополнительный индекс “р” или “с” - соответ­ственно растяжению или сжатию.

Таким образом, для пределатекучести получаем обозначения ат.р и ат>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 последовательная нагрузка и раз­грузка, пока остаточная деформация не достигнет заданногоуровня. Все гораздо проще. Надо при прямом нагружении за­писать диаграмму испытания (см. рис. 1.39) и по оси абсциссотложить заданную деформацию 0,2 %. Затем из полученнойточки А провести прямую, параллельную начальному прямо­му участку.

Ордината точки пересечения этой прямой с диа­граммой (точка В) как раз и даст искомое значение условногопредела текучести.Отношение максимальной силы, которую способен выдер­жать образец, к его начальной площади поперечного сеченияносит название предела прочности или временного сопроти­вления. Временное условное сопротивление при испытании нарастяжение обозначают через сгвр, на сжатие - через о"в.сСущественно заметить, что <тв.р не является напряжени­ем, при котором разрушается образец. Если относить растя­гивающую силу не к начальной площади сечения образца, а кнаименьшему сечению в данный момент, можно обнаружить,что среднее напряжение, которое называется истинным напря­жением^ в наиболее узком сечении образца перед разрывом су­щественно больше, чем ав.р.Значения сгТер и ств.р для некоторых наиболее часто встре­чающихся материалов приведены в табл.

1.1.Для высокопрочных нитей и нитевидных кристаллов ос­новной характеристикой наряду с модулем упругости и плот­ностью является временное сопротивление (табл. 1.2). Именноим в первую очередь и определяется прочность создаваемогокомпозита. Что же касается предела текучести, то его для82Таблица Ы. Механические характеристики некоторыхматериалов при растяжении и сжатииМатериал^т.р4, %йл.с^т.с(lo = 5d)МПа42Сталь малоуглеродистая250250390Сталь 30 незакаленная330330530—2810309001100—11370370620—2410409701080—13Сталь У8 незакаленная250430630—25Сталь У8 закаленная7007001100—16Сталь ЗОХГСА закаленная140014001620—10Сталь 40ХНВ закаленная172021002050—10Чугун серый СЧ28140310150Титан технический520520600640—23Медь отожженная5555220—46Медь прутковая250250320—15Латунь330330450—17БронзаПОпо140—505085—7,535340340540—13Сталь 30 закаленнаяСталь 45 незакаленнаяСталь 45 закаленнаяАлюминийДюраль0,6Таблица 1.J8.

Значения аа.р и 7 для высокопрочныхнитей и нитевидных кристаллов(7>.р| МПа7, «г/м34000193003500 - 46002500Бороволокно34002200 - 2600Карбидное волокно34003000высокомодульное24001870высокопрочное33001760МатериалВольфрамовая проволокаСтекловолокноПромышленное углеродное волокно:83Окончание табл. 1.27, кг/м3МатериалУсы (нитевидные кристаллы):графит200002200сапфир (AI2O3)15000400060003400асбестэтих структурных элементов не определяют. Нити и ните­видные кристаллы лишены тех структурных свойств, кото­рые лежат в основе явления общей текучести и последующегоупрочнения.При испытании на растяжение определяют еще одну ха­рактеристику материала - так называемое удлинение при раз­рыве 6, представляющее собой среднюю остаточную деформа­цию на определенной стандартной длине образца к моментуразрыва.

Определяют 6 в процентах следующим образом.Перед испытанием на поверхность образца наносят рядрисок, делящих рабочую часть образца на равные части. Послетого как образец испытан и разорван, обе его части составляютпо месту разрыва (рис. 1.40). Далее, по имеющимся на поверх­ности рискам от сечения разрыва вправо и влево откладываютотрезки, имевшие до испытания длину 5d (см. рис. 1.40). Та­ким образом определяется среднее удлинение на стандартнойдлине /о = 10d.

В некоторых случаях за 1$ принимают длину,равную 5d (см. табл. 1.1).Рис. 1.4084Удлинение при разрыве в процентах будет следующим:100.6=*0Возникающие деформации распределены по длине образ­ца неравномерно. Если произвести обмер отрезков, располо­женных между соседними рисками, можно построить эпюруостаточных удлинений, показанную на рис. 1.40.

Наибольшееудлинение возникает в месте разрыва. Оно называется обычноистинным удлинением при разрыве.Диаграмма растяжения, построенная с учетом уменьше­ния площади F и местного увеличения деформации, назы­вается истинной диаграммой растяжения (кривая OC^D1 нарис. 1.41).Построение истинной диаграммы бывает необходимо притеоретическом анализе операции глубокой штамповки и вооб­ще при решении задач образования больших деформаций. Этопостроение выполняют приближенными способами.Один из них заключается в следующем.

Сначала опре­деляют координаты аист и £ист точки D1 - истинной точкиразрыва (рис. 1.41). Очевидно,°ист ~ Pd/Fui)где PD - значение растягивающей силы в момент разрыва вточке Л;- площадь поперечного сечения шейки после раз­рыва.85Значение £ист легко определить обмером разорванногообразца из условия равенства объемов материала до и после ис­пытания. Вблизи места разрыва единица длины образца имеетдо испытания объем F1*!, а после разрыва - ЛиЦ+^ист)*ТогдаF = Гш(1 + £Ист), откуда£ист =ТАбсцисса точки D1 будет равнаF,1 “I.°ист■Далее, из найденной таким образом точки D1 к кривой0D проводят касательную D1^. На участке ОС1 обычная диа­грамма совпадает с истинной, поскольку шейка на образце ещене образовалась.

При больших деформациях за истинную диа­грамму принимают прямую Cf Dr. Вместо прямой С1 D1 можнобыло бы с той же степенью приближения провести также плав­но изменяющуюся кривую, касательную к кривой 0D.1.10. Пластичность и хрупкость. ТвердостьСпособность материала без разрушения получать боль­шие остаточные деформации носит название пластичности.Свойство пластичности имеет решающее значение для такихтехнологических операций, как штамповка, вытяжка, волоче­ние, гибка и др. Мерой пластичности является удлинение 6при разрыве. Чем больше 6, тем более пластичным считаетсяматериал. К числу весьма пластичных материалов относятсяотожженная медь, алюминий, латунь, малоуглеродистая стальи др. Менее пластичными являются дюраль и бронза. К числуслабо пластичных материалов относятся многие легированныестали.Свойством, противоположным пластичности, являетсяхрупкость^ т. е.

способность материала разрушаться без обра­зования заметных остаточных деформаций. Материалы, обла­дающие этим свойством, называются хрупкими. Для такихматериалов удлинение при разрыве не превышает 2... 5 %, а86в ряде случаев измеряется долями процента. К хрупким мате­риалам относятся чугун, высокоуглеродистая инструменталь­ная сталь, стекло, кирпич, камни и др. Диаграмма растяже­ния хрупких материалов не имеет площадки текучести и зоныупрочнения (рис. 1.42).Рис. 1.42По-разному ведут себя пластичные и хрупкие материалыи при испытании на сжатие. Как уже упоминалось, для испы­тания на сжатие используют короткие цилиндрические образ­цы, располагаемые между параллельными плитами.

Для ма­лоуглеродистой стали диаграмма сжатия образца имеет видкривой, показанной на рис. 1.43. Здесь, как и у диаграммырастяжения, обнаруживается площадка текучести с последу­ющим переходом к зоне упрочнения. В дальнейшем, однако,нагрузка не падает, как при растяжении, а резко возраста­ет. Происходит это в результате того, что площадь попе­речного сечения сжатого образца увеличивается; сам образецвследствие трения на торцах принимает бочкообразную форму(рис. 1.44). Довести образец пластичного материала до разру­шения практически не удается.

Испытуемый цилиндр сжи­мается в тонкий диск (см. рис. 1.44), и дальнейшее испыта­ние ограничивается возможностями машины. Поэтому пре­дел прочности при сжатии для такого рода материалов найденбыть не может (см. табл. 1.1).Иначе ведут себя при испытании на сжатие хрупкие ма­териалы. Диаграмма сжатия этих материалов сохраняет каче­ственные особенности диаграммы растяжения (см. рис. 1.42).87¥////&$(& 7<^//7//'Рис. 1.44Рис.

1.45Предел прочности хрупкого материала при сжатии определя­ется так же, как и при растяжении. Разрушение образца про­исходит с образованием трещин по наклонным или продоль­ным плоскостям (рис. 1.45).Сопоставление предела прочности хрупких материаловпри растяжении ав.р с пределом прочности при сжатии ав,споказывает, что эти материалы обладают, как правило, бо­лее высокими прочностными показателями при сжатии, неже­ли при растяжении.