Феодосьев В.И (823545), страница 10

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

Текст из файла (страница 10)

за­з*67висимости между силой, действующей на образец, и его удли­нением. Силу в рычажной машине определяют по положе­нию уравновешивающего груза. В гидравлической машинесилу определяют по шкале соответствующим образом програ­дуированного манометра. Для грубого замера удлинений ис­пользуют простые приспособления (часто рычажного типа),фиксирующие смещение зажимов машины один относительнодругого. Это смещение при больших удлинениях можно рас­сматривать как удлинение образца.Для точного замера малых удлинений используют специ­альные приборы, называемые тензометрами.

Установленныйнепосредственно на образце такой прибор регистрирует взаим­ные смещения двух сечений на рабочей части образца. Устрой­ство и работа некоторых типов тензометров будут рассмотре­на в гл. 14.Современная испытательная машина обычно снабженаприбором для автоматической записи диаграммы растяже­ния - сжатия. Это дает возможность сразу после испытанийполучить вычерченную в определенном масштабе кривую Р =- /(АО-1.7. Диаграмма растяженияРассмотрим основные особенности диаграммы растяже­ния.На рис. 1.27 показана типичная для углеродистой сталидиаграмма испытания образца в координатах Р, А/.

Полу­ченная кривая условно может быть разделена на следующиечетыре зоны.Зона О А носит название зоны упругости. Здесь материалподчиняется закону Гука иЭтот участок кривой на рис. 1.27 для большей наглядности по­казан с отступлением от масштаба. Удлинения Д/ на участкеО А очень малы, и прямая 04, будучи вычерченной в масштабеистинных удлинений, совпала бы в пределах толщины линиис осью ординат.68Значение силы, до которой остается справедливым законГука, зависит от размеров образца и физических свойств ма­териала.Зона АВ называется зоной общей текучести, а участокАВ диаграммы - площадкой текучести. Здесь происходит су­щественное изменение длины образца без заметного увеличе­ния нагрузки.

Наличие площадки текучести АВ для металловне является характерным. В большинстве случаев при испы­тании на растяжение и сжатие площадка АВ не обнаружи­вается, и диаграмма растяжения образца имеет вид кривых,показанных на рис. 1.28. Кривая 1 типична для алюминия иотожженной меди, кривая 2 - для высококачественных легиро­ванных сталей.Зона ВС (см. рис. 1.27) называется зоной упрочнения.Здесь удлинение образца сопровождается возрастанием на­грузки, но неизмеримо более медленным (в сотни раз), чемна упругом участке.

В стадии упрочнения на образце наме­чается место будущего разрыва и начинает образовыватьсятак называемая шейка - местное сужение образца (рис. 1.29).Впрочем, место будущего разрыва намечается ранее - при об­щей текучести. Обнаружить его можно с помощью наклеенныхтермопар, выявляющих место наиболее интенсивного повыше­ния температуры образца.69По мере растяжения образца утонение шейки прогрессиру­ет. Когда относительное уменьшение площади сечения срав­няется с относительным возрастанием напряжения, сила Р до­стигнет максимума (точка С).

В дальнейшем удлинение образ­ца происходит с уменьшением силы, хотя среднее напряжениев поперечном сечении шейки и возрастает. Удлинение образ­ца носит в этом случае местный характер, и поэтому участоккривой CD называется зоной местной текучести. Точка Dсоответствует разрушению образца.Рис. 1.30Если испытуемый образец, не доводя до разрушения, раз­грузить (точка К на рис. 1.30), то в процессе разгрузки зави­симость между силой Р и удлинением Д/ изобразится прямойKL (см. рис.

1,30). Опыт показывает, что эта прямая парал­лельна прямой О А. При разгрузке удлинение полностью неисчезает. Оно уменьшается на величину упругой части удли­нения (отрезок LM\ Отрезок OL представляет собой оста­точное удлинение. Его называют также пластическим удли­нением, а соответствующую ему деформацию - пластическойдеформацией. Таким образом,0—Д/упр — Д^ОСТ"Соответственно£ = £упр£ост-Если образец был нагружен в пределах участка О А и за­тем разгружен, то удлинение будет чисто упругим, и Д/ост == 0.70При повторном нагружении образца диаграмма растяже­ния принимает вид прямой LK и далее - кривой KCD (см.рис. 1.30), как будто промежуточной разгрузки и не было.Положим теперь, что у нас имеются два одинаковыхобразца, изготовленных из одного и того же материала. Одиниз образцов до испытания нагружению не подвергается, адругой был предварительно нагружен силами, вызвавшими вобразце остаточные деформации.Испытывая первый образец, мы получим диаграмму ра­стяжения OABCD^ показанную на рис.

1.31, а. При испыта­нии второго образца отсчет удлинения будет производиться,естественно, от ненагруженного состояния и остаточное удли­нение OL учтено не будет. В результате получим укороченнуюдиаграмму LKCD (рис. 1.31,6). Отрезок МК соответствуетсиле предварительного нагружения. Таким образом, вид диа­граммы для одного и того же материала зависит от степениначального нагружения (вытяжки), а само нагружение высту­пает теперь уже в роли некоторой предварительной техноло­гической операции. Весьма существенным является то, чтоотрезок LK (см.

рис. 1.31, а) оказывается больше отрезка О А.Следовательно, в результате предварительной вытяжки мате­риал приобретает способность воспринимать без остаточныхдеформаций большие нагрузки.Рис. 1.31Явление повышения упругих свойств материала в резуль­тате предварительного пластического деформирования носитназвание наклспа, или нагартовки, и широко используется втехнике.71Например, для придания упругих свойств листовую медьили латунь в холодном состоянии прокатывают на валках. Це­пи, тросы, ремни часто подвергают предварительной вытяж­ке силами, превышающими рабочие, с тем, чтобы избежатьостаточных удлинений в дальнейшем.

В некоторых случаяхявление наклепа оказывается нежелательным, как, например,в процессе штамповки многих тонкостенных деталей. В этомслучае для того, чтобы избежать разрыва листа, вытяжку про­изводят в несколько ступеней. Перед очередной операцией вы­тяжки деталь подвергают отжигу, в результате которого на­клеп снимается.1.8. Механизм образования деформацииДо сих пор, говоря об испытании образца на растяжение,мы касались только внешней стороны явления, не затрагиваявнутренних процессов, происходящих на уровне молекулярногостроения.

И это естественно, поскольку в основу подхода бы­ла положена схема сплошной среды, лишенной каких бы то нибыло структурных особенностей. Между тем процессы, проис­ходящие в материале при деформации и разрушении, опреде­ляются структурой вещества и принципиально не могут бытьобъяснены средствами механики сплошной среды. Поэтому ихизучение выпадает из класса задач, рассматриваемых в курсесопротивления материалов. Это - уже вопросы физики твердо­го тела, построенной на совершенно отличной от сопротивле­ния материалов основе. Тем не менее, изучая сопротивлениематериалов, необходимо иметь хотя бы самое общее предста­вление о том, что происходит в материале при нагружении иот чего зависят упругость и пластичность.Твердые тела разделяются, как известно, на аморфные икристаллические. Что касается первых, то диаграмма растя­жения таких тел не носит стабильного характера; она суще­ственно зависит от времени действия сил, а сами материалы всвоем поведении обнаруживают качественное сходство с вязкойжидкостью.

Мы остановимся только на механизме деформиро­вания металлов. Все металлы в том виде, в каком они применя­ются в машиностроении, имеют поликристаллическую струк­туру, т.е. состоят из множества мелких кристалликов, хао­тически расположенных в объеме. Внутри кристаллов атомы72металла располагаются в определенном порядке, образуя пра­вильную пространственную решетку. Система расположенияатомов зависит от свойств атомов. Она меняется также в за­висимости от физических условий кристаллизации.Между атомами кристаллической решетки существуютсилы взаимодействия. При большом расстоянии между двумяатомами имеет место сила взаимного притяжения, при маломрасстоянии - отталкивания.

Наличием этих сил и законамиих изменения по разным направлениям определяется системакристаллизации, свойственная данному металлу. Для свобод­ного, ненагруженного кристалла система указанных сил явля­ется такой же строго определенной, как и расположение самихатомов.Под действием внешних сил атомы в решетке получаютвзаимные смещения, и силы взаимодействия между ними ме­няются. Зависимость сил взаимодействия от смещений носитсложный характер, однако в пределах малых перемещений ееможно рассматривать как линейную.

Возникающие в кристал­лической решетке смещения по разным направлениям для мно­жества хаотически расположенных кристалликов интегральнопорождают пропорциональную зависимость между смещения­ми точек тела и внешними силами, что и находит свое выра­жение в законе Гука.По устранении внешних сил атомы снова занимают в кри­сталлической решетке свое строго определенное положение, игеометрические размеры тела полностью восстанавливаются.Таким образом объясняется свойство упругости.Рассмотрим теперь процесс возникновения пластическихдеформаций.

Характеристики

Список файлов книги