Что такое диаграмма растяжения как она строится
Диаграмма растяжения показывает зависимость удлинения образца от продольной растягивающей силы.
Ее построение является промежуточным этапом в процессе определения механических характеристик материалов (в основном металлов).
Диаграмму растяжения материалов получают экспериментально, при испытаниях образцов на растяжение.
Для этого образцы стандартных размеров закрепляют в специальных испытательных машинах (например УММ-20 или МИ-40КУ) и растягивают до их полного разрушения (разрыва). При этом специальные приборы фиксируют зависимость абсолютного удлинения образца от прикладываемой к нему продольной растягивающей нагрузки и самописец вычерчивает кривую характерную для данного материала.
На рис. 1 показана диаграмма для малоуглеродистой стали. Она построена в системе координат F-Δl, где:
F — продольная растягивающая сила, [Н];
Δl — абсолютное удлинение рабочей части образца, [мм]
Рис. 1 Диаграмма растяжения стального образца
Как видно из рисунка, диаграмма имеет четыре характерных участка:
I — участок пропорциональности;
II — участок текучести;
III — участок самоупрочнения;
IV — участок разрушения.
Построение диаграммы
Рассмотрим подробнее процесс построения диаграммы.
В самом начале испытания на растяжение, растягивающая сила F, а следовательно, и деформация Δl стержня равны нулю, поэтому диаграмма начинается из точки пересечения соответствующих осей (точка О).
На участке I до точки A диаграмма вычерчивается в виде прямой линии. Это говорит о том, что на данном отрезке диаграммы, деформации стержня Δl растут пропорционально увеличивающейся нагрузке F.
После прохождения точки А диаграмма резко меняет свое направление и на участке II начинающемся в точке B линия какое-то время идет практически параллельно оси Δl, то есть деформации стержня увеличиваются при практически одном и том же значении нагрузки.
В этот момент в металле образца начинают происходить необратимые изменения. Перестраивается кристаллическая решетка металла. При этом наблюдается эффект его самоупрочнения.
После повышения прочности материала образца, диаграмма снова «идет вверх» (участок III) и в точке D растягивающее усилие достигает максимального значения. В этот момент в рабочей части испытуемого образца появляется локальное утоньшение (рис. 2), так называемая «шейка», вызванное нарушениями структуры материала (образованием пустот, микротрещин и т.д.).
Рис. 2 Стальной образец с «шейкой»
Вследствие утоньшения, и следовательно, уменьшения площади поперечного сечения образца, растягиваещее усилие необходимое для его растяжения уменьшается, и кривая диаграммы «идет вниз».
В точке E происходит разрыв образца. Разрывается образец конечно же в сечении, где была образована «шейка»
Работа затраченная на разрыв образца W равна площади фигуры образованной диаграммой. Ее приближенно можно вычислить по формуле:
W=0,8Fmax∙Δlmax
По диаграмме также можно определить величину упругих и остаточных деформаций в любой момент процесса испытания.
Для получения непосредственно механических характеристик металла образца диаграмму растяжения необходимо преобразовать в диаграмму напряжений.
Предел пропорциональности >
Примеры решения задач >
Лабораторные работы >
Источник
Диаграммы нагружения и разгружения образцов.
Закон повторного нагружения
        Диаграмма растяжения образца позволяет оценить поведение материала образца в упругой и упруго-пластической стадиях деформирования, определить механические характеристики материала.
        Для получения численно сопоставимых между собой механических характеристик материалов диаграммы растяжения образцов перестраивают в диаграммы растяжения материалов, т.е. в зависимость между напряжением   и деформацией  , которые определяют по формулам
     ,
где - сила, действующая на образец,
     
 - начальная площадь поперечного сечения и начальная длина расчетной части образца.
        Диаграмма растяжения материала, полученная при этих условиях (без учета изменения размеров расчетной части образца), называется условной диаграммой растяжения материала в отличие от действительной диаграммы растяжения, которую получают с учетом изменений размеров образца.
        Диаграмма растяжения материала зависит от его структуры, условий испытаний (температуры, скорости деформирования).
   
        Диаграмма растяжения образца из низкоуглеродистой стали при однократном нагружении до разрушения. Конечная точка диаграммы соответствует разрушению.
        На начальном участке диаграммы между силой   и удлинением   соблюдается прямая пропорциональная зависимость — образец подчиняется
закону Гука. В точке А диаграммы закон Гука нарушается: зависимость между силой и удлинением становится нелинейной. На диаграмме наблюдается горизонтальный участок (участок БВ), называемый площадкой текучести. В этой стадии испытания образец удлиняется (деформируется) практически при постоянной силе. Это явление называется текучестью, при этом образец деформируется равномерно и по всей длине рабочей части. В точке В площадка текучести заканчивается и начинается участок упрочнения. В конечной точке Д этого участка достигается максимальная сила, которую может выдержать образец.
        При нагружении до предела пропорциональности (точка Г диаграммы) и при дальнешем уменьшении нагрузки образец разгружается по линейному закону, который совпадает с законом первичного нагружения. В этом заключается «закон разгрузки». При нагружении образца в пределах действия закона Гука законы нагружения и последующего разгружения совпадают. При полной разгрузке образца его размеры и форма возвращаются к первоначальной кривой однократного нагружения.
        Напряженное состояние образца до точки Д — одноосное.
        Далее начинается участок разрушения или участок местной текучести. Он характеризуется местным утонением образца и появлянием шейки.
        На конечном участке ДЕ (после возникновения шейки) происходит локализация деформаций в шейке, в остальной части образца они практически не увеличиваются. Деформация в шейке неоднородная, имеет существенный градиент вдоль оси образца. Напряженное состояние на этом участке становится неоднородным, кроме того, оно изменяется качественно — становится трехосным.
Диаметр шейки уменьшается по мере деформирования образца, и образец разрывается по наименьшему сечению шейки.
        Если при испытании на растяжение нагружение приостановить, например, в точке Г диаграммы и осуществить разгружение образца, то окажется, что диаграмма разгружения и диаграмма предыдущего нагружения не совпадают. Линия разгружения в этом случае — прямая, параллельная начальному линейному участку диаграммы растяжения образца. Такой характер деформирования образца при его разгружении называется законом разгружения.
При повторном нагружении диаграмма до точки Г совпадает с линией разгружения, а затем будет совпадать с диаграммой растяжения образца при однократном нагружении.
Такой характер деформирования называется законом повторного нагружения и заключается в пропорциональной зависимости силы и удлинения, которая сохраняется до значения силы, достигнутой при первичном нагружении.
         При разгружении образца в пределах участка ОА законы нагружения, разгружения и повторного нагружения совпадают.
Источник
диаграмма растяжения
3.2.1 диаграмма растяжения (tensile diagram): Зависимость между удлинением и нагрузкой вплоть до разрушения образца в режиме деформирования с постоянной скоростью.
Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации.
academic.ru.
2015.
Смотреть что такое «диаграмма растяжения» в других словарях:
Диаграмма растяжения — (tensile diagram): зависимость между удлинением и нагрузкой вплоть до разрушения образца в режиме деформирования с постоянной скоростью… Источник: Распоряжение Росавтодора от 16.07.2010 N 468 р Об издании и применении ОДМ 218.5.006 2010… … Официальная терминология
диаграмма — 3.1.3.27 диаграмма: Условное графическое изображение числовых величин или их соотношений, выполненное с помощью линий, плоскостей, геометрических фигур, рисунков. Источник … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации
ДИАГРАММА — графический способ изображения, наглядно показывающий какое либо явление, состояние, взаимосвязь или соотношение между различными величинами (напр. (см.), Д. растяжения или состояния сплава) … Большая политехническая энциклопедия
диаграмма деформации — [stress strain diagram] графическое изображение зависимости силовых характеристик материала (напряжение, истинное напряжение и т. п.) от деформации (удлинение, сужение, истинное удлинение и т. п.) при конкретных условиях испытаний. Различают… … Энциклопедический словарь по металлургии
Диаграмма — так называется кривая линия, вычерчиваемая самопишущим прибором, предназначенным для измерения какой либо величины, изменяющейся с течением времени. Таковы Д. индикатора (см.), ординаты которых выражают движение пара в паровом цилиндре, а… … Энциклопедический словарь Ф.А. Брокгауза и И.А. Ефрона
Диаграмма (граф.) — так наз. кривая линия, вычерчиваемая самопишущим прибором, предназначенным для измерения какой либо величины, изменяющейся с течением времени. Таковы Д. индикатора (см.), ординаты которых выражают движение пара в паровом цилиндре, а абсциссы… … Энциклопедический словарь Ф.А. Брокгауза и И.А. Ефрона
Рабочая диаграмма арматуры — – кривая растяжения арматуры, изображенная в прямоугольных координатах, с указанием на абсциссе деформаций в %. а на кординате напряжений в МПа; на кривой указываются точки, соответствующие напряжениям. [Терминологический словарь по бетону… … Энциклопедия терминов, определений и пояснений строительных материалов
ДЕФОРМИРОВАНИЯ ДИАГРАММА — графич. изображение зависимости между напряжениями (или нагрузками) и деформациями материала (или перемещениями при деформировании). Каждому виду нагружения присуща своя Д. д., поэтому различают диаграммы растяжения, сжатия, сдвига, изгиба,… … Большой энциклопедический политехнический словарь
Статическое растяжение — Машина для испытаний на растяжение с электромеханическим приводом Статическое растяжение одно из наиболее распространённых видов испытаний для определения механических свойств материалов … Википедия
ОДМ 218.5.006-2010: Рекомендации по методикам испытаний геосинтетических материалов в зависимости от области их применения в дорожной отрасли — Терминология ОДМ 218.5.006 2010: Рекомендации по методикам испытаний геосинтетических материалов в зависимости от области их применения в дорожной отрасли: 3.3.3 агрессивная среда (aggressive substance): Среда, вызывающая разрушение материалов и… … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации
Источник
В ходе опыта на растяжение был получен график зависимости удлинения от приложенной силы.
Позже были введены относительные величины, такие как напряжение и относительное удлинение. Благодаря этим величинам можно модифицировать исходный график из опыта так, что по нему сразу можно будет определить необходимые величины, безотносительно того, какую геометрию имел образец в опыте.
Однако сделать это можно двумя путями:
- Искать истинные напряжения и истинные относительные удлинения
- Для нахождения напряжений использовать только исходную площадь поперечного сечения; для нахождения относительного удлинения абсолютное удлинение делить на исходную длину недеформированного стержня
Несмотря на то, что первый способ является точным по своей сути, в инженерной практике используют упрощённый подход. Во-первых, для расчётов на прочность ищутся действующие и допускаемые напряжения и затем сравниваются. В случае применения истинной диаграммы для определения допускаемых напряжений, расчётчикам так же пришлось бы вычислять точные площади для определения истинных действующих напряжений, что является неоправданно трудоёмким процессом. Во-вторых, на интересующем линейном участке истинная и упрощённая инженерная диаграммы практически совпадают:
Выше показана диаграмма растяжения для некоторого стального образца: кривая В – истинная диаграмма, кривая A – инженерная диаграмма.
Если применить второй (упрощённый) способ к диаграммам из опыта, то характер кривых не изменится:
Всё это рассказывается потому, что в современной практике люди, делающие расчёты на прочность, при выборе допускаемых напряжений руководствуются НЕ диаграммой растяжения в целом, а лишь некоторыми характерными точками, снятыми с этой диаграммы.
Для каждого металлического материала в дальнейшем будем выделять две характерные точки на оси напряжений:
- Напряжение, выше которого образец будет иметь заметные остаточные деформации
- Напряжение, при котором образец воспринял наибольшую силу
Если взглянуть на график для стали, то можно заметить, что имеется такой участок, на котором начинает значительно расти удлинение, при этом сила практически не меняется. Материал как будто течёт. Назовём этот участок площадкой текучести, а соответствующее напряжение – пределом текучести. Явление текучести материала характерно для строительных сталей, бронзы, латуни. Обозначим это напряжение как σт:
На графике для алюминия такой площадки нет. Тем не менее введём некоторый условный предел, скажем, напряжение, при котором остаточная деформация равняется 0.002 мм/мм или 0.2%. Назовём его условным пределом текучести и обозначим как σ02. Условный предел текучести используется для титановых и алюминиевых сплавов:
Вторая характерная точка – это напряжение, при котором образец выдержал наибольшую силу. Согласно диаграмме растяжения, этому напряжению соответствует начало образования шейки в образце – локализованного уменьшения поперечного сечения. После этого предела сила начинает падать, потому образец продолжил удлиняться. Если же после этого предела растягивающая сила продолжит увеличиваться, то образец разрушится. Этот предел назовём пределом прочности или временным сопротивлением разрушению и будем обозначать σв или σпч:
Также иногда встречается и третья характерная точка – это напряжение, соответствующее окончанию начального линейного участка. Это напряжение называется пределом пропорциональности. Оно чуть меньше предела текучести и, строго говоря, пользоваться нужно именно им, а не пределом текучести. Однако для его определения нужны очень точные измерительные приборы. Потому общепринято пользоваться пределом текучести в качестве предела, выше которого будут значительные остаточные деформации.
Помимо характерных напряжений, имеется также и одна характерная деформация — это относительное удлинение при разрыве. Это отношение абсолютного удлинения образца при разрыве к исходной недеформированной длине. Эту величину чаще всего обозначают греческой буквой δ, её размерность либо мм/мм, либо в %. По этой величине можно судить о степени пластичности того или иного материала.
Примеры того, в каком виде расчётчик получает представления о механических свойствах материала:
Д16 (дюраль)
30ХГСА (легированная сталь)
Источник
Содержание:
- Диаграмма растяжения
Диаграмма растяжения
- Растянуть диаграмму Для детального изучения «поведения» различных материалов под нагрузкой лабораторные испытания образцов, изготовленных из этих материалов, проводятся на специальных испытательных машинах. Эти испытания проводятся для определения числовых характеристик, для оценки прочности и пластичности материала. Такую характеристику обычно называют механической. Тестовая машина оснащена устройством, которое
показывает величину нагрузки, передаваемой образцу. Удлинение образца устанавливается специальным измерительным прибором. Есть машина, которая автоматически строит удлинение образца в зависимости от нагрузки. Среди таких машин есть, например, машина IM-4R, выпускаемая на нашем заводе. Общий вид этой машины показан на рисунке. 29.
В испытательной машине предел прочности образца создается механическим или гидравлическим
Людмила Фирмаль
устройством. Это 31-й 29А Для риса. На рисунке 30 показана принципиальная схема машины с гидравлической системой. Масло впрыскивается в цилиндр А, который поднимает поршень и растягивает образец. Значение растягивающего усилия можно определить по давлению, измеренному манометром. Для сравнения результатов испытаний, проведенных в разных лабораториях, были определены тип и размер выборки. Для риса. 31, a и b представляют
круглые (нормальные) и плоские образцы, используемые в Советском Союзе при испытаниях на растяжение металла. Расчетная длина нормального образца равна расстоянию между рисками, приложенными к цилиндрической части / 0 = 10d == 200 мм. * В некоторых случаях используются так называемые небольшие образцы (рис. 31, Б), которые были испытаны на небольшой машине типа IM-4P. Испытание материала на растяжение особенно важно, и
- свойства материала и его свойства наиболее полно раскрыты. График зависимости между растягивающей силой P и удлинением образца A / называется растягивающей диаграммой. Телескопические чертежи автоматически отрисовываются самописцем история * Если по какой-либо причине невозможно сделать обычный образец, используйте образец диаметром 15 или 10 мм с таким же соотношением длины к диаметру. 32 (тип IM-4P) может быть построен в точке или путем измерения образца и соответствующего удлинения при растяжении. Для изучения свойств материала удобнее использовать диаграмму растяжения, которая устанавливает связь между нормальным
напряжением o и деформацией E. Как правило, для образца условное нормальное напряжение o рассчитывается путем деления нагрузки P на начальную площадь поперечного сечения образца f o. : Деформация e рассчитывается путем деления абсолютного удлинения L / на исходную длину образца / 0: тонна — Два упомянутых типа напряженности связаны только по масштабу. Рис 30л Поэтому низкоуглеродистая (пластиковая) сталь ст.3 (рис. 32, а). На этом рисунке нам нужно обратить внимание на некоторые характерные точки A, B, C, D и M. В начале графика ОА фигура представляет собой диагональную прямую линию. В этих пределах напряжение
растет пропорционально Рис 31а 2 Порядок № 1037 пропорционален деформации e, т. Е. Наблюдается крючковый метод, который
Людмила Фирмаль
соответствует пределам пропорциональности APC. Пропорциональный предел APC — это максимальное напряжение, при котором действует закон Крюка (Сталь St.3APC «» 2100 кг! SMG®210M «LI2). Касательная к горизонтальной оси угла наклона прямой части ОА равна модулю упругости: В нарушение точки А, кривой диаграммы и закона Хука выше деформация начинает расти быстрее, чем возрастает напряжение. Вы можете отметить точку B, которая очень близка к точке A на графике кривой на рисунке и соответствует пределу упругости AUP. Предел упругости AUP — это максимальное напряжение, которое материал может выдержать без каких-либо признаков остаточной деформации во время разгрузки *. Поскольку точка B близка к точке A, ее часто считают совпадением. Если вы проведете вертикальную линию через точку B, с левой стороны этой
линии на диаграмме будет зона упругой деформации, а справа — зона упругой пластической деформации (упругая деформация и пластическая деформация). Начиная с некоторой точки C, есть горизонтальный (или почти горизонтальный) участок, соответствующий диаграмме история * По ГОСТ условным пределом для упругости st05 является напряжение, при котором остаточная деформация достигает 0,05%. Если в технических условиях имеются специальные указания, то остаточное удлинение считается меньшим. 34 от предела текучести. В этой области деформация увеличивается без увеличения нагрузки, и материал, кажется, течет. Предел текучести <ZT — это напряжение, которое увеличивает деформацию
без увеличения нагрузки (в случае стали Ст.3 «,» 2400kpsm2 240Mn! M2) Поэтому горизонтальный участок диаграммы называется сайт *. свойства флюида * Некоторые металлы не имеют значительного предела текучести. Для них, иногда принимаемых за условный предел текучести, остаточная деформация составляет EO Jo, 2%, и соответствующее напряжение обозначается как st02. ** Они были впервые описаны немецким металлургом Людерсом в 1859 году и независимо российским металлургом Черновым в 1884 году. В низкоуглеродистой стали явление текучести наблюдалось из-за сдвига внутри кристалла феррита. Микрофотография такой стали
(рис. 33) отображается вокруг них с текучим кристаллом феррита 1 — сеткой из третичного цементита 2 и перлитных включений 3. В пределе текучести хрупкая цементитная сетка начинает разрушаться, передавая воспринимаемое усилие кристаллу феррита. В результате кристаллы феррита деформируются, и они, по-видимому, смещают большую часть напряжения сдвига на наклонной поверхности (в большинстве кристаллов) под углом около 45 ° к оси 4 стержня. Эти сдвиги видны невооруженным глазом на поверхности полированного образца, расширенного до предела текучести в виде полос, называемых линиями Людерса *. Иногда H * arnova в начале сайта.
«Зубчики», обеспечивающие ликвидность (см. Рис. 32,6 относительно различия между верхним и нижним пределами ликвидности). Начиная с определенной точки (рис. 32) происходит дальнейшее увеличение нагрузки деформации и ее повторное увеличение. «Самоупрочнение» стали объясняется высвобождением 35A) Кроме того, поверхность сдвига от твердого раствора феррита новых мелких частиц, чтобы предотвратить сдвиг. Эта кривая изменяется вдоль гладкой кривой, имеющей самую высокую точку D, где условное напряжение ^ = принимает максимальное значение и достигает предела прочности на растяжение AB. Предел прочности при растяжении AB (или временное сопротивление) — это напряжение,
соответствующее наибольшей нагрузке, предшествующей разрушению образца (для стали St.3AB ~ 4000 кг / см2 400Mn / м2). До достижения предела прочности на разрыв продольные и поперечные деформации образца равномерно распределяются по расчетной длине. После достижения точки d на диаграмме эти деформации концентрируются в самых слабых местах, где начинает формироваться шея. Быстрое продвижение34, а). С этой точки зрения продольная деформация не зависит как от длины образца, так и от его диаметра. Это связано со сравнимостью результатов испытаний, полученных в разных лабораториях, и необходимостью получения регулярных образцов с определенным соотношением между длиной образца и его диаметром. После точки D вертикальная ось фигуры начинает уменьшаться, а нагрузка уменьшается, что объясняется дальнейшим уменьшением поперечного сечения. Шейное сечение.
Наконец, разрыв образца. На этом рисунке это соответствует точке М и напряжению ар. Когда образец разрушается, в центре поперечного сечения в центре шейки появляется поперечная трещина, а оставшаяся часть разрезается под углом около 45 ° к оси стержня, что приводит к поломке образца 34,6). Эта форма разрушения образца из пластмассовой стали находится в области, где трещина наклонена под углом 45 ° к оси стержня, где напряжение сдвига максимально. Если, начиная с нескольких точек, диаграмма (рис. 35) выгружает образец, а диаграмма следует по прямой / (7), сегмент OKi, приблизительно параллельный линии ОА, равен остаточной деформации Е0 и соответствует точке К Сумма деформации сегмента e равна сумме двух указанных деформаций: е = е0 4-й. Когда вы снова
начинаете загружать образец, фигура становится почти маленькой петлей вдоль линии KiK. Эта петля заштрихована на рисунке. 35 получается из-за необратимой потери энергии деформации. Это называется петлей гистерезиса. Начиная с точки K, фигура изменяется с кривой kikdm, то есть при повторной загрузке, то есть при выгрузке и перезагрузке образца, фигура изменяется. Вместо кривой oacdm (рис. 35) — характеристики исходного незагруженного образца. Предел текучести исчез, пропорциональный предел увеличился, а общая деформация при разрушении уменьшилась (/ ( M2 <OM2) — металл остался неповрежденным и более хрупким. Я позвонил.
Смотрите также:
- Учебник по сопротивлению материалов: сопромату
Источник