Феодосьев В.И. Сопротивление материалов 1986 г. (1240839), страница 12

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 12)

52 показана пузырьковая модель атомной плос. кости, содержащей дислокацию. Для того чтобы ее лучше 3 В. И. Феевесеев ГЛ. Ь РАСТЯЖЕИИЕ И СЖАТИЕ заметить, фотографию следует рассматривать под малым углом, повернув ее дополнительно на 30 влево или вправо в). Перемещение дислокации через кристалл можно уподобить движению складки по ковру. Когда складка прошла через весь ковер, последний оказывается несколько сдвинутым. Но сила, необходимая для перемещения складки, Рис. 52 существенно меньше той, которая нужна, чтобы сдвинуть. весь ковер целиком. Кстати, нечто похожее получается и при разрыве связи между атомами. Попробуйте разорвать лист бумаги, взяв его за противоположные края.

Ничего не получится. Поэтому мы и рвем бумагу хорошо всем известным и давно зарекомендовавшим себя способом. Движение дислокаций сопровождается динамическими эффектами. Атомы приобретают кинетическую энергию и совершают колебания около вновь приобретенного положения равновесия. Следовательно, имеет место выделение тепла; образец при пластических деформациях заметно нагревается. Возникают и акустические эффекты. Они могут быть обнаружены даже на самой ранней стадии возникновения пластических деформаций с помощью специальной чувствительной аппаратуры.

В металлах образование пластических деформаций начинается уже при сравнительно небольших нагрузкак. ") К и т тел ь Ч. Введение в физику твердого тела.— Мл Наука, 19?в, $15. МЕХАНИЗМ ОБРАЗОВАНИЯ ДЕФОРМАЦИИ 67 Среди множества хаотически ориентированных кристалликов всегда находится некоторое количество неблагополучно расположенных или даже имеющих внутренние дефекты, вследствие которых возможны остаточные изменения уже при сравнительно небольших силах в пределах упругой зоны диаграммы растяжения. Число таких кристалликов, однако, невелико, и местные пластические деформации не сказываются заметным образом иа общей линейной зависимости между силой и перемещением, свойственной первой стадии нагружения образца. При достаточно больших силах пластические деформации в образце становятся преобладающими.

Необратимые сдвиги происходят в большинстве кристаллов в их наиболее слабых плоскостях, особенно если последние имеют направление, близкое к плоскостям максимальных касательных напряжений в образце. Это находит свое выражение в образовании полос скольжения. При растяжении образца соседние кристаллы взаимодействуют друг с другом, и возникшее в одном кристалле пластическое смещение не может возрастать неограниченно, так как оказывается блокированным соседним, более удачно ориентированным кристаллом.

Этим обстоятельством и объясняется возникновение зоны упрочнения и некоторое увеличение растягивающей силы при наличии пластических деформаций. Таким образом, при наклепе и нагартовке происходит как бы «выбор слабины» в наименее благоприятно ориентированных кристаллах. Не следует, однако, думать, что с вытяжкой число дислонаций уменьшается. Напротив.

Каждый иристаллик взаимодействует с соседними и возникают новые дислокации. Некоторые типы дислокаций (мы показали на рис. 51 только один тип, а их много) способны к воспрокзводству. Если дислокация не находит выхода и упирается в соседний кристаллик, то к месту блокировки подходят следом новые и новые. Дислокации в этом месте «сбиваются в табун». Но несколько непосредственно соседствующих дислокаций— это уже микротрещина, которая по мере увеличения растягивающих напряжений способна «тронуться в путь», т. е. может начать расширяться. В структуре материала возможно существование микротрещин и «От рождения», по условиям кристаллизации.

До поры до времени они как бы сидят в засаде и ожидают только своего часа. Получается, что процесс разрушения имеет в своей основе два взаимообусловленных и взаимоконкурирующих гл ь Рхстяженнв и сжхтие механизма, борющихся за свое «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 некоторое искажение кристаллической решетки.

Следовательно, наряду с пластической деформацией существует и 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 внутри- кристаллических сил, что и в начальной стадии нагружения образца. Поэтому прямая разгрузки Кь (рис. 45) параллельна прямой начального нагруження ОА. Перейдем теперь к числовым механическим характеристикам, которые определяются из испытания материалов на растяжение и сжатие. й!6.

Основные механические характеристики материала Чтобы дать количественную оценку описанным выше свойствам материала, перестроим диаграмму растяжения Р=)(й() в координатах о и в. Лля этого уменьшим в Р раз ординаты и в ( раз абсциссы, где Р и ( — соответственно площадь поперечного сечения и рабочая длина образца до нагружения. Так как эти величины постоянны, то диаграмма а=)(в) (рис. 53) имеет тот же вид, что и диаграмма растяжения, но будет характеризовать уже не свойства образца, а свойства материала. Отметим на диаграмме характерные точки и дадим определение соответствующих им числовых величин. Наибольшее напряжение, до которого материал следует закону Гука, называется пределом пропорциональности (о„), Предел пропорциональности зависит от условно принятой степени приближения, с которой начальный участок диаграммы можно рассматривать как прямую. Степень $ м.

Основные яехлнические хлРлктеРистики вз отклонения кривой о=1(е) от прямой О=ЕЕ определяют по величине угла, который составляет касательная к диаграмме с осью о. В пределах закона Гука тангенс этого угла определяется величиной 11Е. Обычно считают, что если величина б(е!е(о оказалась на 50бlб больше чем 1!Е, то предел пропорциональности достигнут. а Упругие свойства материала сохраняются до напряжения, называеб ! мого пределом упруго- ьн / сти.

Под пределом упру- Рм Р„~~ гости (о„) понимается / такое наибольшее напряжение, до которого ма- Ф/ е Рнс. 52 териал не получает остаточных деформаций. Для того чтобы найти предел упругости, необходимо, очевидно, после каждой дополнительной нагрузки образец разгружать и следить, не образовалась ли остаточная деформация. так как пластические деформации в отдельных кристаллах появляются уже в самой ранней стадии иагружения, ясно, что предел упругости, как и предел пропор-циональности. зависит от требований точности, которые накладываются на производимые замеры. Обычно остаточную деформацию, соответствующую пределу упругости, принимают в пределах е„„= (1 — 5)10 ', т. е.

0,001 — 0,005б/б. Соответственно этому допуску предел упругости обознача- ЕТСЯ ЧЕРЕЗ Об бм ИЛП Об,бм. Понятия предела пропорциональности и предела упругости довольно условны; они решающим образом зависят от условно принятой нормы на угол наклона касательной и на остаточную деформацию. Поэтому величины о„и о в справочные данные по свойствам материалов обычнс не включаются. Следующей, более определенной характеристикой является предел текучести. Под пределом текучести (о,) понимается то напряжение, при котором происходит рост деформации без заметного увеличения нагрузки В тех случаях, когда на диаграмме отсутствует явно выраженная площадка текучести, за предел текучести принимается условно величина напряжения, при котором остаточная дефор. мация Е„„=0,002 или 0,2% (рис.

5й). В некоторых случаях устанавливается предел е„,=0,5бо. гл. н вхстяжннив н сжхтив Условный предел текучести обозначается через а» » и а,, в зависимости от принятой величины допуска на остаточную деформацию. Индекс 0,2 обычно в обозначениях предела текучести опускается. Если необходимо отличить б предел текучести на растяжение от предела текучести на сжатие, то в обозначение вводится дополнительный индекс «р» или «с» — соответственно расти>кению или сжатию.

Таким образом, для предела текучести получаем обозначения п„и и„. Предел текучести легко поддается определению и является одной нз основных механических характеристик материала. Только не следует думать, что Рас. 54 для определения условного предела те- кучести необходима последовательная нагрузка и разгрузка, пока остаточная деформация не достигнет заданного уровня. Все гораздо проще. Надо при прямом иагружении записать диаграмму испытания (рис. 54) и по оси абсцисс отложить заданную деформацию 0,2%. Затем из полученной точки А проводится прямая, параллельная начальному прямому участку. Ордината точки пересечения этой прямой с диаграммой (точка В) как раз ив дает искомое значение условного предела текучести. Отношение максимальной силы, которую способен выдержать образец, к его начальной площади поперечного сечения носит название предела прочности, илн временного сопротивления.

Временное сопротивление на растяжение обозначается через о»», на сжатие — через а„. Существенно заметить, что п„р не есть напряжение, при котором разрушается образец. Если относить растягивающую силу не к начальной площади сечения образца, а к наименьшему сечению в данный момент, можно обнаружить, что среднее напряжение в наиболее узком сечении образца перед разрывом существенно больше, чем а„. Таким образом, предел прочности также является условной величиной. Определять ее очень просто, и потому она вошла в расчетную практику как основная сравнительная характеристика прочностных свойств материала.

Значения п„и о, для некоторых наиболее часто встречающихся материалов приведены в табл. ! в МПа. Для высокопрочных нитей и нитевидных кристаллов основной характеристикой наряду с модулем упругости й 16. ОснОВные мехАннческие хАРАктВРнстнки 71 Таблица ! ат', 1т= 5З отр отт зр озт Материал 640 65 540 и плотностью являешься предел прочности.

Именно им в первую очередь и определяется прочность создаваемого композита. Что же касается предела текучести, то его для этих структурных элементов не определяют. Нити и нитевидные кристаллы лишены тех структурных свойств, которые лежат в основе явления об!пей текучести и последуюптего упрочнения.

Характеристики

Список файлов домашнего задания