строение (557054), страница 30
Текст из файла (страница 30)
Диаграмма растяжени я с наличием площадки текучести (рис. 72, б) может быть у технического железа, малоуглеродистой стали и некоторых бронз. В этом случае площадка текучести отвечает физическому пределу текучести (от). Диаграмма растяжения, без площадки текучести, определяет условный предел текучести (по,н), отвечающий условию достижения остаточной деформации, равной . 0,2 оА (рис. 72, а).
Предел текучести соответствует достаточно развитым процессам пластической деформации и для большинства конструкций соответствует нарушению работоспособности деталей. Поэтому для технических целей введены понятия предела упругости и предела пропорциональности, отвечающие напряжениям, при которых наблюдается переход из области упругих деформаций в область пластических деформаций. Для оценки величины максимальной нагрузки, выдерживаемой образцом, введено понятие предела прочности или временного сопротивления разрушению (о,), определяющегося по формуле оа = Р „ /Р„где Р „— наибольшая нагрузка, в процессе испытания; Р, — первоначальная площадь поперечного сечения. Овределенне ударной аваностн Статические испытания на растяжение не всегда оценивают склонность материала к хрупкому разрушению.
Поэтому применяют испытания для определения ударной вязкости, отличающиеся от обычных испытаний на растяжение тем, что образец испытывается на изгиб при ударном (динамическом) нагружении. Стандартн(ае образцы имеют при этом надрез, нанесенный для определения склонности материала к концентрации напряжений. Таким образом, ударная вязкость определяет работу, затрачиваемую на разрушение образца, отнесенную к площади сечения в месте надреза. Работу, затрачиваемую на разрушение образца, чаще всего фиксируют маятниковым копром (рис. 73).
Образец устанавливают в нижней точке качания маятника так, чтобы нож маятника находился со стороны, противоположной надрезу образца. Маятник весом 6 поднимают в верхнее положение на высоту Йт и закрепляют защелкой. В этом положении маятник обладает запасом энергии 6йт. После выбивания защелки маятник, падая, разбивает образец и поднимается на высоту Ьн. Работа, затраченная на разрушение образца, равна А = 6й, — 6йн. Высоту подъема маятника до и после разрушения образца можно выразить через углы. В этом случае работу разрушения находят из выражения А = 61 (соз я,— соз а,), где 1 — длина маятника. Начальный угол подъема маятника величина постоянная (а,), г Рис.
7б. Схеыа проведеиии испытаииб иа усталость коисоиьиого(е) образца и иа евстыб изгиб (б). ! — образец; 2 — подшалках, 3 — груз а угол взлета маятника после разрушения образца (ав), определяется по шкале, закрепленной на стакане копра. Величнна ударной вязкости вычисляется как КС = А/г", где г— площадь сечения образца в месте надреза. Ударная вязкость матернала сложная характеристика, н нег зависимости между ударной вязкостью н прочностью нлн пластичностью, определяемых прн испытаниях на растяжение. Отсугствне связи между указанными характеристиками можно объяснить разным харакРис.
73. Слепа иаатиикового копра тером напряженного состояния в образцах, разным характером приложения нагрузки н различием в прохождении пластнческой деформации н разрушення в обоях рассматриваемых случаях. Рис. 74. Усталостиые кривые в координатах: о — (оыах — 77)! б — ()и пыах !и М) лли стали !7) и цветиых иеталлов (7) Испытвиии вв выносливость Большинство деталей в различных условнях эксплуатации подвержены действию нагрузок, меняющихся во времени, а также по величине н знаку (напрнмер, растяженне — сжатие). Прн работе в таких условиях разрушение материала наступает прн напряженнях ниже предела прочности я даже ниже предела текучести.
Разрушение материала в условнях циклически повторяющнхся напряжений называется усталостью. Вместо понятия усгалостн часто используют термин выносливость материала, указывающий на способность материала сопротивляться усталостному разрушенню. В авиации, где помимо веса конструкцнн важно учитывать перноднческве перегрузки пря маневрах, взлете н посадке летательного аппарата, получило распространенне понятне статической выносливости (малоцвкловая усталость) — сопротнвленне разрушенню прн повторных нагрузках небольшой частоты, но высокого уровня напряжений.
Сопротивление материала усталости характеризуется пределом устзлостн. Эта характернстнка материала оценивает то нанбольшее напряжение, под действием которого материал выдерживает без разрушения заданное число циклов нагруження. Для определения предела усталости строят кривые зависимостей числа циклов (т' до разрушения н величины прнложенного напряженая (у (рнс. 74). Горнзонтальный участок соответствует нанболь- шему напряженню, не вызывающему разрушения прн бесконечно большом числе циклов нагруження, т. е. соответствует пределу усталости па.
База испытаний для сталей выбирается обычно в пределах 10 млн. циклов. Для легких сплавов, а также для сталей в условиях воздействия высоких температур нлн агрессивных сред, когда кривая выносливости непрерывно поннжается, база нспытаняй может быть в пределах от 1О' до 10б н даже более циклов. Испытания на выносливость проводятся на машинах разлнчных типов, позволяющих получать повторно-переменные нагруження прн изгибе, растяжении-сжатии нлн кручении.
Распространение получили методы определения выносливости на машинах, создающнх повторно-переменное напряжение вращающегося образца, нспытываемого на чистый изгиб нли на изгиб консольного образца (рнс. 75). Схемы испытаний показывают, что прн нагруженнн образца в определенном сечении возникают нанбольшне напряженая сжатая в нижней точке н растяжения в верхней точке. Прн вращении образец перемещается н материал последовательно нспытывает напряжения растяженне-сжатне. Для проведения специальных испытаний в конструкцию машины вводят дополннтельные устройства, позволяющие нспытывать прн высоких нлн низких температурах, а также в условиях воздействия различных сред. Спацпальпмс ипам испытаний Помимо общепринятых методов испытаний во многих случаях проводятся испытания для проверки воздействия на материал температур, агрессивной среды, сложного силового воздействия.
Испытания в таких случаях будут несколько отличаться от обычных методически и по конструктивному выполнению испытательных устройств и средств контроля. Для оценки поведения материалов при повышенных температурах применяют методы высокотемпературных (горячих) механических испытаний. К ним относятся методы испытания на ползучесть, на длительную прочность, на термическую усталость. Испытания на ползучесть определяют деформацию материала со временем при постоянной нагрузке (напряжении).
При испытании основное внимание уделяется измерению деформации и контролю температуры. Результаты испытаний записываются кривой ползучести (рис. 76), показывающей ход деформации материала со временем при постоянных напряжении и температуре. По кривой ползучести можно определить предел ползучести — напряжение, вызывающее предельную деформацию (или скорость ползучести) за интересующее время испытаний для постоянной температуры.
Испытания на длительную прочность — упрощенный вариант испытаний на ползучесть, при которых не определяется величина деформации, а устанавливается время от начала испытаний до момента разрушения образца. Результатом испытаний является характеристика материала, называемая пределом длительной прочности — напряжение, под воздействием которого разрушение образца наступает в конце определенного промежутка времени при данной температуре.
Таким образом, предел ползучести характеризует сопротивление материала пластическому деформированию, а предел длительной прочности — сопротивление разрушению. Цель испытаний на термосгойкость — оценить чувствительность материала к многократным термическим воздействиям. Термическая усталость выражает склонность материала к деформации и образованию трещин при цикличесс б б ких нагревах и охлаждениях. Сопротивба ление термической усталости называют бв термостойкостью. Испытанию на термо- стойкость чаще подвергаются листовые б материалы без приложения внешней б, нагрузки.
Оценка термостойкости про- 1 — — — изводится по развитию трещин или по числу циклов, вызывающих определен- 7с з н д~в рн нос изменение размеров образца, длины ини от временн (крйвые полну- трсщИНЫ ИЛИ ОКОНЧатЕЛЬНОЕ раэруШЕ- чести) при равличнык иаприжеииив и, <а, <и, <а, < пв < п„НИЕ Обйаапа. Испытаниями на вязкость разрушения определяется работоспособность материала при наличии трещины и оценивается критическими значениями интенсивности напряжений у края усталостной трещины. При известной вязкости разрушения можно установить критическую величину трещины, вызывающей хрупкое разрушение при нагружении.
Определение вязкости разрушения заключается в испытании образца с нанесенной трещиной и установление зависимости роста трещины от прикладываемой нагрузки. $ 2. Прочность и пластичность Для оценки прочности при статических нагрузках наиболее часто применяют такие характеристики, как предел прочности и предел текучести. Эти характеристики оценивают сопротивление материала пластической деформации, которая обусловливается главным образом движением дислокаций.
Поэтому, чем больше сопротивление материала движению дислокаций, тем выше его прочность. С пластичностью материала связана надежность его работы, т. е. способность сопротивляться хрупкому разрушению, которое является самым опасным, трудно прогнозируемым видом разрушения. На прочность материала влияет концентраторы напряжений (надрезы). Причем напряжение вблизи вершины надреза может в несколько раз превосходить среднее напряжение, подсчитанное делением нагрузки на площадь поперечного сечения (рис. 77).
Возможно два случая поведения материала при наличии концентраторов напряжений. Так, для хрупких материалов местные напряжения вблизи вершины надреза могут превышать межатомные связи и создаются условия образования трещины. Трещина, сама являясь концентратором напряжения, растет вплоть до окончательного разрушения. Для пластичных материалов местные напряжения в вершине надреза также велики, но они в отличие от хрупкого материала вызывают пластическое деформирование, Вследствие этого происходит релаксация (падение) напряжений, т.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
