Лабораторная работа растяжение сжатие вывод
Лабораторная работа №3 Испытания на растяжение малоуглеродистой стали
Цель работы:
1.Получить диаграмму растяжения;
2. Определить характеристики прочности материала;
3.Определить характеристики пластичности материала.
Оборудование и приборы:
1.Испытательная разрывная машина WР 300;
2.Штангенциркуль;
3.Образцы (сталь).
Теоретическая часть
При определении качества конструкционных материалов, выпускаемых промышленностью, одним из основных видов испытаний являются испытания на растяжение. Результаты испытаний позволяют судить о прочности материала при статических нагрузках, выбирать материал для проектируемой конструкции. Они являются основными при расчетах на прочность деталей машин и элементов конструкций.
Механические характеристики материалов зависят от многих факторов: вида нагружения, времени воздействия нагрузки, скорости нагружения, температуры, радиации и др.
Наиболее простыми являются испытания материалов при комнатной температуре t=20°С и статическом нагружении, когда dέ /dt~0,01мин-1
Механические характеристики делятся на три группы:
-характеристики прочности;
-характеристики пластичности;
-характеристики вязкости.
Характеристиками прочности измеряют силовую реакцию твердых тел на воздействие внешних нагрузок.Эта реакция постоянна в процессе нагружения и в ней явно прослеживаются несколько характерных зон (см.диаграмму нагружения).К характеристикам прочности относятся: предел пропорциональности, предел упругости. Предел текучести, предел прочности, разрушающее напряжение. Дадим определение этих понятий в порядке возрастания значений их величин.
Предел пророрциональности-это наибольший уровень условного напряжения при котором не наблюдается существенного нарушения закона Гука (каково удлинение, такова сила). Это напряжение определяется по формуле
где Fpγ нагрузка, соответствующая пределу пропорциональности; Aпервоначальная площадь поперечного сечения образца.
Предел упругости – это наибольший уровень условного напряжения, при котором материал проявляет упругие свойства, заключающиеся в том, что образец практически полностью восстанавливает свои первоначальные размеры после снятия внешней нагрузки. Его определяют по формуле
где Fe нагрузка, соответствующая пределу упругости.
Предел текучести – это наименьший уровень условного напряжения, при котором наблюдается значительный рост деформаций образца при постоянной (или слегка уменьшающейся) нагрузке. Этот предел определяют по формуле
где Fy нагрузка, соответствующая пределу текучести.
Если в поведении материала не прослеживается площадка текучести (см. диаграмму нагружения) и стрелка силоизмерителя не останавливается на некоторый промежуток времени, то определяют условный предел текучести, соответствующий относительной деформации образца έ=0,002 или 0,2 %:
Предел прочности, чаще называемый временным сопротивлением, – это условное напряжение, соответствующее наибольшему уровню нагрузки, воспринимаемому образцом. Находят эту величину по формуле
где Fu наибольшая нагрузка на образец.
Разрушающее напряжение – это напряжение, при котором происходит разрыв образца. Этот предел не имеет особого практического значения и используется только при изучении процесса образования трещин. Разрушающие напряжения делятся на условные и истинные:
Условное
истинное
где Ffy разрушающая нагрузка; A1— площадь поперечного сечения образца в месте разрыва.
Так как первоначальная площадь A приблизительно в два раза превышает площадь разрыва A1, а разрушающая нагрузка Ffy составляет приблизительно 80 % от наибольшей нагрузки Fu, то
Характеристиками пластичности измеряют деформативную реакцию твёрдых тел, т.е. их способность изменять свои размеры под воздействием нагрузок. Пластичность материала характеризуют две величины:
— относительное остаточное удлинение образца (в процентах)
— относительное остаточное сужение поперечного сечения (в процентах)
В этих формулах ℓ0, A0 длина расчётной части и площадь сечения до нагружения; ℓ1, A1 то же после разрыва образца.
Характеристикой вязкости измеряют способность твёрдых тел сопротивляться импульсному и ударному воздействию нагрузок. Количественным показателем этой характеристики является удельная работа внешних сил, затрачиваемая на деформирование и разрушение единицы объёма материала:
где W – работа, совершаемая машиной на растяжение образца вплоть до его разрыва; V0=A0ℓ0- объём расчётной части образца.
Для испытания на растяжение используются специально изготовленные образцы, которые вытачиваются из прутка или вырезаются из листа. Основной особенностью этих образцов является наличие длинной, сравнительно тонкой рабочей части и усиленных мест (головок) по концам для захвата.
Проводятся испытания цилиндрического образца, форма и размеры которого приведены на рис. 1.
Рис.1. Цилиндрический образец:
ℓ0=10d — расчетная длина образца, ℓ1=12,5√F — рабочая длина образца, ℓ2=10√F−ℓ0∕2 — длина конусообразной части образца, ℓ3=d — длина головки образца, L — полная длина образца , d=1,13√F — диаметр сечения расчетной и рабочей длины, d1=1,5√F — диаметр основания конуса (у головки), d2=2√F — диаметр головки образца.
Для замера деформаций на расчетной части образца отмечают отрезок, называемый расчетной длиной. Чаще всего применяются цилиндрические образцы, у которых расчетная длина равна десяти диаметрам (длинные образцы) и образцы с расчетной длиной равной пяти диаметрам (короткие образцы). Чтобы результаты испытаний образцов прямоугольного и круглого сечений были сопоставимы, в случае прямоугольного сечения в качестве характеристики, определяющей расчетную длину, принимается диаметр равновеликого круга.
На рис. 2 показан эскиз пропорционального цилиндрического образца до нагружения и после его разрыва.
Для получения сравнимых результатов испытаний образцы с цилиндрической или прямоугольной формой поперечного сечения рабочей части изготавливаются по ГОСТ 1497-84.
Рис. 2. Образец для испытания на растяжение: а – до нагружения; б – после разрыва
ДИАГРАММОЙ РАСТЯЖЕНИЯ называется график, показывающий функциональную зависимость между нагрузкой и деформацией при статическом растяжении образца до его разрыва. Эта диаграмма вычерчивается автоматически на разрывной машине специальным приспособлением. В нашей лаборатории для этой цели используется разрывная машина Р-10.
На рис. 3 показан примерный вид параметрической диаграммы растяжения малоуглеродистой стали в координатах: абсолютное удлинение Δℓ(t) − нагрузка F(t). В качестве параметра здесь выступает время нагружения, которое для простоты обычно не показывают.
Так как испытание проводят на гидравлической машине, в которой деформация является первичной (), а нагрузка вторичной (), то осью абсцисс (аргументом) является абсолютное удлинение Δℓ, а осью ординат (функцией) – нагрузка F, т.е. фактически мы имеем зависимость F=f(Δℓ), интерпретированную Гуком, проводившим опыты в упруго-пропорциональной зоне нагружения: «каково удлинение, такова сила». Однако в современной трактовке, с учётом того что в реальных условиях эксплуатации машин и сооружений первичной является нагрузка, функциональную зависимость обращают, полагая, что Δℓ=f(F), и обсуждают, как изменяется деформация образца в зависимости от нагрузки (какова сила, таково удлинение).
На диаграмме растяжения OABCDEG показаны 7 характерных точек, соответствующих определённому уровню нагрузки и ограничивающих 6 различных зон деформирования:
OA – зона пропорциональности (линейной упругости);
AB – зона нелинейной упругости;
BC – зона упругопластических деформаций;
CD – зона текучести (пластических деформаций);
DE – зона упрочнения;
EG – зона закритических деформаций.
На участке OA смещение атомов монокристаллов пропорционально приложенной нагрузке. Дефекты кристаллической решётки практически не проявляются.
На участке OB материал ведёт себя упруго. Поведение кристаллической решётки на участке AB характеризуется небольшой нелинейностью. Нужно заметить, что на участке пропорциональности OA материал ведёт себя одновременно и как абсолютно упругий (т. B всегда выше т. A).
На участке BC наблюдается нарастающая нелинейность в деформировании кристаллической решётки. Для выхода новых дислокаций (нарушений строения кристаллов) на поверхность монокристаллов требуется всё меньшее приращение внешней нагрузки .
На участке CD, называемом площадкой текучести, происходит лавинообразный выход дислокаций на поверхность, что приводит к значительному удлинению образца при почти постоянном уровне нагрузки, когда .
На участке DE после выхода на поверхность большей части дефектов кристаллической решётки материал самоупрочняется, и образец всё ещё способен воспринимать некоторое приращение нагрузки. Однако расстояние между атомами постепенно достигает критического значения (приблизительно в два раза больше первоначального), за которым происходит «разрыв» внутренних связей. При подходе к т. E деформации начинают локализоваться в области наиболее слабого сечения, где зарождается шейка образца.
На участке EG заканчивается формирование шейки. Происходит лавинообразное разрушение связей, когда процесс деформирования уже необратим и временное равновесие между внутренними силами и внешней нагрузкой возможно только при уменьшении последней. В т. G происходит разрыв образца. Его размеры восстанавливаются на величину упругой деформации, которая на 2 – 3 порядка меньше остаточных пластических деформаций. У многих материалов разрушение происходит без заметногообразования шейки.
Источник
Политехнический институт (филиал) УрФУ
Кафедра прикладной механики и основ проектирования
ОТЧЕТЫ
по лабораторным работам №1,2,3
курс «Сопротивление материалов»
Выполнил:
Проверил:
Каменск-Уральский
2014 г.
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 1
ТЕМА: РАСТЯЖЕНИЕ МЕТАЛЛИЧЕСКОГО ОБРАЗЦА
С ПОСТРОЕНИЕМ ДИАГРАММЫ
Цель работы: Получение диаграммрастяжения стальных образцов, изучение механических свойств и получение механических характеристик стали по диаграммам растяжения. Рекомендуется провести испытание трех образцов из разных марок сталей (малоуглеродистой, легированной и жаропрочной) и сравнить соответствующие диаграммы.
Оборудование:
Машина разрывная ГМС – 50
Образец:Диаметр образца – 0,02
Расчетная длина – 0,2
Таблица значений, снятых с диаграммы, построенной самописцем в осях Р,
№
Координаты точки на диаграмме
Марка стали
07Х16Н6
Марка стали
Сталь 20
Марка стали
12X18H10T
1
Сила в кН, соответствующая пределу пропорциональности
Рпц =
335,241
100,989
82,9569
2
Сила в кН, соответствующая пределу текучестиРт =
——-
102,135
———-
3
Сила в кН, соответствующая пределу временного сопротивления
Рвр =
443,568
154,849
213,683
4
Сила в кН, соответствующая разрыву образца Рр=
427,155
149,501
212,628
5
Абсолютная деформация в мм, соответствующая пределу пропорциональности
=
9,366e-004
2,497e-004
2,384e-004
6
Абсолютная деформация в мм, соответствующая концу площадки текучести
=———
3,915e-004
———-
7
Абсолютная деформация в мм, соответствующая пределу временного сопротивления =
1,593e-002
1,79e-002
3,97e-002
8
Абсолютная деформация в мм, соответствующая разрыву образца
=
1.991e-002
1,812e-002
4,009e-002
Обработка результатов эксперимента
Площадь поперечного сечения образца до испытания 0,000314 мм2
Таблицавычисления координат точек диаграммы растяжения в осях
№
Координаты точки на
диаграмме
Марка стали
07Х16Н6
Марка стали
Сталь 20
Марка стали
12X18H10T
1
Предел пропорциональности в МПа
2
Предел текучести в МПа
————
———-
3
Предел временного сопротивления в МПа
4
Относительная деформация, соответствующая пределу пропорциональности
5Относительная деформация, соответствующая концу площадки текучести
————-
————
6
Относительная деформация, соответствующая пределу врем. сопротивления
Диаграммы в осях Р, для стали 07Х16Н6
Диаграммы в осях для стали 07Х16Н6
Диаграммы в осях Р, для стали Сталь 20
Диаграммы в осях для стали Сталь 20
Диаграммы в осях Р, длястали 12X18H10T
Диаграммы в осях для стали 12X18H10T
Выводы по лабораторной работе:
Во время исследования свойств разных образцов, а именно легированная, малоуглеродистая и жаропрочная стали, при растяжении, мы обнаружили, что характер разрушения этих материалов различен.
При растяжении легированной и жаропрочной сталях на этих диаграммах отсутствует площадка текучести.Ссылаясь на информацию учебного пособия, мы узнаем, что за величину предела текучести условно принимают напряжение.
Малоуглеродистая сталь при растяжении имеет площадку текучести. Таким образом, мы можем сделать вывод, что наиболее характерным представителем пластичных материалов является малоуглеродистая сталь.
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 2
ТЕМА: СЖАТИЕМЕТАЛЛИЧЕСКОГО ОБРАЗЦА С ПОСТРОЕНИЕМ ДИАГРАММЫ
Цель работы: Исследование свойств стали и чугуна при сжатии.
Проанализировать характер разрушения при сжатии хрупких и пластичных материалов, и различие между ними.
Оборудование:
Машина ПГ- 100А
Образец:
Диаметр образца – 0,02…
Источник
Построение эпюры продольных сил, нормальных напряжений. Подбор площади сечений. Условия прочности наиболее нагруженного участка. Определение удлинения и укорачивания каждого участка стального стержня. Кручение стержней круглого поперечного сечения.
Подобные документы
Понятие о сдвиге, расчет конструкций на срез. Анализ напряженного состояния при чистом сдвиге, вывод зависимости между модулями упругости. Расчет элементов конструкций, работающих на сдвиг и кручение, определение допускаемых касательных напряжений.
учебное пособие, добавлен 28.03.2020
Общий подход, основанный на построении двух систем, являющихся аппроксимирующими функциями при решении задачи методом Канторовича-Власова. Определение напряженно-деформированного состояния тонкостенного стержня с учетом деформации контура сечения.
статья, добавлен 30.07.2016
Связь крутящего момента с касательными напряжениями. Иллюстрация положительного и отрицательного крутящего момента. Распределение касательных напряжений при кручении. Расчет вала на прочность и жесткость. Основные условия прочности при кручении вала.
лекция, добавлен 30.07.2013
Метод построения эпюр нагрузок, возникающих в деформируемом теле. Условие равновесия тела. Определение механизма формирования компонент внутренних усилий, которые характеризуют простые виды сопротивлений: растяжение-сжатие, сдвиг, кручение и изгиб.
лекция, добавлен 30.07.2013
Изгиб балки при действии продольных и поперечных сил. Внецентренное сжатие или растяжение. Нахождение наибольших напряжений. Совместное действие изгиба и сжатия. Нормальные напряжения от изгиба в вертикальной плоскости. Составление условия прочности.
лекция, добавлен 30.07.2013
Определение внутренних усилий и подбор сечений поперечной балки. Расчёт на прочность по нормальным и касательным напряжениям и прочности прикрепления поясов к стенке. Расчёт прикрепления продольных балок к поперечным и поперечного сечения накладок рыбок.
курсовая работа, добавлен 25.02.2010
Методика статических испытаний на растяжение для определения механических характеристик материалов на примере малоуглеродистой стали. Учет изменения площади поперечного сечения в процессе деформирования для построения диаграммы истинных напряжений.
лабораторная работа, добавлен 27.05.2015
Построение эпюры внутренних силовых факторов. Прямой поперечный изгиб балок и рам. Подбор размера изгибающегося сечения. Расчет жесткости при растяжении и сжатии стержня, при кручении прямого вала. Определение прочности перемещений балок при изгибе.
контрольная работа, добавлен 25.01.2015
Определение размеров элементов составного поперечного сечения из условия устойчивости, расчет запаса устойчивости. Расчет расстояния между соединительными планками из условия равенства местной и общей гибкости. Вывод о рациональной форме сечения колонны.
контрольная работа, добавлен 25.01.2016
Построение эпюр продольных сил и нормальных напряжений по длине бруса, крутящих моментов и изгибающих моментов в вертикальной и горизонтальной плоскостях. Определение вертикальных и горизонтальных составляющих реакций подшипников и опасного сечения балки.
контрольная работа, добавлен 31.03.2015
- главная
- рубрики
- по алфавиту
- вернуться в начало страницы
- вернуться к подобным работам
Источник
Цель работы: определение характеристик
механических свойств углеродистой
стали при испытании на растяжение.
Конструкционные
материалы
– это твердые материалы, предназначенные
для изготовления изделий, подвергаемых
механической нагрузке.
Конструкционные
материалы можно разбить на следующие
типы:
1.
Металлы и сплавы (стали, чугуны, цветные
металлы и т. д.).
2.
Неметаллические материалы (полимеры,
пластмассы, древесные материалы, резины
и т. д.).
3.
Композиционные
материалы. Это материалы, объединенные
разными способами в монолит и сохраняющие
при этом индивидуальные особенности.
Компоненты
композиционного материала различны по
геометрическому признаку. Компонент,
который обладает непрерывностью по
всему объему, называется матрицей
(связующим). Матрицы могут быть полимерными,
металлическими и т. д. Компонент же
прерывный, разделенный в объеме
композиционного материала, считается
армирующим или упрочняющим. Эти
компоненты, как правило, обладают высокой
прочностью, твердостью и по этим
показателям значительно превосходят
матрицу. Прообразом современных
композиционных материалов считается
железобетон.
Несмотря
на достигнутые успехи в создании и
использовании неметаллических материалов
(пластмассы, полимеры и др.), основными
конструкционными материалами еще долгое
время будут оставаться металлы и сплавы.
Поэтому только они и рассматриваются
в данном курсе (из-за ограниченного
объема часов).
Под
металлами понимают вещества, обладающие
металлическим блеском, высокими
пластичностью, тепло- и электропроводностью,
прочностью. К металлам относятся не
только чистые металлы, но и сплавы.
В
качестве конструкционных материалов
в основном используются сплавы, так как
они обладают более высокими механическими
свойствами по сравнению с чистыми
металлами.
Для
конструкционных материалов особенно
важны механические
свойства,
так как они характеризуют возможность
их использования в изделиях, эксплуатируемых
при воздействии механических нагрузок.
Количественные характеристики
механических нагрузок определяют в
результате испытаний.
К числу наиболее распространенных
статических испытаний, позволяющих
определить основные характеристики
механических свойств металла, относятся
испытания
на растяжение, которые рассмотрены в
лабораторной работе № 8.
Многие
электротехнические материалы в установках
одновременно с электрической несут и
механическую нагрузку (например, провода
ЛЭП, троллейбусов, трамваев и т. д.).
Поэтому для них наряду с электрическими
параметрами необходимо знать и
механические (предел прочности в
и относительное остаточное удлинение
).
Эти параметры очень важны при правильном
выборе материала, т. к. у одного и того
же материала в зависимости от технологии
изготовления эти параметры могут
изменяться в широких пределах.
В
ряде случаев приходится за счет ухудшения
электрических параметров увеличивать
механическую прочность. Например, в
контактных проводах троллейбусов и
трамваев благодаря высокой прочности
бронза стала применяться вместо меди.
Для
сравнения в таблице 8.1 приведены
механические свойства некоторых
проводников [2].
Таблица 8.1
Материал | Предел в, | Относительное удлинение ,% |
Алюминий мягкий | 80 | 10−18 |
Алюминий твердый | 160−170 | 1,5−2 |
Медь мягкая (ММ) | 260−280 | 18−35 |
Медь твердая | 360−390 | 0,5−2,5 |
Бронза | 800−1200 | 1,5−10 |
Для
определения механических характеристик
прочности и пластичности проводят
испытания на растяжение образцов из
исследуемого материала в испытательных
машинах. В лабораторной работе испытываются
образцы из углеродистой
конструкционной стали, которая и в
энергетике нашла широкое применение
(из нее делают опоры линий электропередач,
порталы и осветительные вышки на
подстанциях и т. д.).
Углерод
в сталь вводится специально, т. к. с
повышением его содержания существенно
возрастает прочность стали.
Углеродистые
стали относятся к числу самых
распространённых конструкционных
материалов [5]. Объём их производства
достигает 85 % от общей выплавки стали.
Достоинствами углеродистых сталей
являются удовлетворительные механические
свойства в сочетании с технологичностью
обработки и низкой стоимостью.
Углеродистые
стали подразделяются на три основные
группы [5]:
− обыкновенного
качества;
− качественные
стали (общего назначения);
− стали
специального назначения (котельную,
мостовую, судостроительную и др.).
Углеродистые стали
обыкновенного качества
характеризуются значительным содержанием
вредных примесей, неметаллических
включений, газов. Они обозначаются
буквами «Ст» и цифрами от 0 до 6. В
зависимости от назначения и гарантируемых
свойств их подразделяют на три группы:
А, Б, В. Эти стали применяются для
изготовления металлоконструкций,
ненагруженных деталей машин и механизмов,
крепёжных деталей, рельсов и т. д.
Углеродистые
качественные
стали
имеют меньшее по сравнению со сталями
обыкновенного качества содержание
вредных примесей и неметаллических
включений. Поставляют их в виде проката,
поковок, профилей различного назначения
с гарантированными механическими
свойствами и химическим составом. Эти
стали маркируют двухзначными цифрами
от 05 до 85, обозначающими среднее содержание
углерода в сотых долях процента. Например,
сталь Ст20 содержит в среднем 0,20 % углерода.
Эти стали применяют в машиностроении
и приборостроении для изготовления
кузовов автомобилей, корпусов, зубчатых
колёс, осей и т. д.
Углеродистые
стали специального
назначения
отличаются хорошей обрабатываемостью,
они предназначены в основном для
приготовления деталей массового
производства. При обработке, например,
автоматных
сталей на станках-автоматах образуется
короткая и мелкая стружка. Котельнаясталь
хорошо сваривается. Из неё изготавливают
котлы, судовые топки, камеры горения
газовых турбин и т. д.
Испытание
на растяжение
относится к числу наиболее распространенных
статических испытаний, позволяющих
определить основные характеристики
механических свойств металла. К
преимуществам такого испытания относятся:
сравнительная простота эксперимента
и возможность получить растяжение в
чистом виде.
Для
испытания используются стандартные
образцы с рабочей частью в виде цилиндра
(цилиндрические образцы) или стержни с
прямоугольным сечением (плоские образцы).
Размеры образцов устанавливает ГОСТ
1497-84.
На
рисунке 8.1 показан цилиндрический
образец для испытания (до и после
испытаний). На рисунке 8.2 показано
изображение образца на экране монитора.
Рис. 8.1 Образец до
и после испытаний
Отношение
начальной расчетной длины рабочей части
образца
к начальному диаметруdo,
т. е. k
=
,
называют кратностью образца. Применяются
образцы с кратностью 2, 5 и 10. Самым
распространенным является образец с
кратностьюk
= 5 (такой образец испытывается в
лабораторной работе).
Рис.
8.2. Цилиндрический образец для испытания
на растяжение:
− начальная длина
рабочей части;do
− начальный
диаметр; L
– полная длина образца
На
рисунке 8.3 приведена фотография
испытательной машины ZDM-10,
а на рисунке 8.4 – изображение испытательной
машины на экране ЭВМ.
Рис.
8.3. Испытательная машина ZDM-10
Рис.
8.4. Изображение испытательной машины
на экране монитора
Перед
испытанием образец закрепляют в
вертикальном положении. В процессе
испытания диаграммный механизм машины
непрерывно регистрирует так называемую
первичную (машинную) диаграмму растяжения
в координатах: нагрузка Р – абсолютное
удлинение образца ℓ
(рис. 8.5). У образца удлинение небольшое
(всего 6−10 мм), поэтому для наглядности
на диаграмме удлинение откладывается
в масштабе (в лабораторной работе масштаб
= 100/6).
На экране монитора удлинение без масштаба
обозначено dℓ,
так как на клавиатуре нет знака
,а
в масштабе – dℓm.
Рис.
8.5. Машинная (первичная) диаграмма
растяжения
пластичного материала с
площадкой текучести
Начальный
криволинейный участок диаграммы не
учитывают, так как он образуется за счет
выборки зазоров в узлах машины и местного
обмятия головок образца в захватах, т.
е. не характеризует свойств испытуемого
материала. За начало координат диаграммы
принимают точку пересечения оси абсцисс
с прямой, проходящей через начальный
участок диаграммы.
На
диаграмме растяжения материалов можно
выделить несколько характерных участков
(рис. 8.5). Прямолинейный участок ОА
соответствует упругой деформации
образца. Дальнейшее возрастание нагрузки
(участок АВ) приводит к появлению
пластической (остаточной) деформации.
Причем у некоторых материалов наблюдается
интенсивная пластическая деформация
при неизменной нагрузке (участок BB′).
Такой участок диаграммы называется
площадкой текучести. Однако многие
металлы и сплавы деформируются при
растяжении без площадки текучести (см.
рис. 8.8).
До
максимальной нагрузки (рис. 8.5, точка C)
происходит равномерная деформация
образца по всей его рабочей части. А
затем образец в наиболее слабом месте
утончается (это место называется шейкой),
и на участке СD
идет пластическая деформация при
снижении нагрузки. В точке D происходит
окончательное разрушение образца с
разделением его на две части.
По
диаграмме растяжения определяют
характеристики механических свойств
металла. Причем в качестве характеристики
прочности принимают не нагрузку Р, а
условное напряжение ,
определяемое отношением нагрузки к
площади начального поперечного сечения
образца Fо
.
По
оси абсцисс откладывается относительное
удлинение
=ℓ/ℓo(в
о. е.) или
=ℓ/ℓo∙100
%. (Так как на клавиатуре нет буквы
,
то она заменена на букву E).
На
рисунке 8.6 приведены диаграммы условного
и истинного напряжений.
Диаграмма
напряжений называется условной
(приближенной), потому что напряжения
найдены по начальной площади поперечного
сечения образца Fо,
и не учитывает уменьшения сечения (рис.
8.6а). Если в процессе испытания постоянно
измерять диаметр образца и вычислять
истиное напряжение с учетом сужения,
то на этой диаграмме (рис. 8.6б) напряжение
возрастает вплоть до разрыва образца.
В
лабораторной работе рассматривается
условная диаграмма напряжений (рис.
8.7). По этой диаграмме определяются
основные характеристики прочности и
пластичности.
Рис.
8.6. Диаграммы напряжений: а) условная;
б) истинная
Прочность
– это свойство материала сопротивляться
деформации или разрушению. Рассмотрим
основные характеристики прочности.
В
области упругой деформации (участок
ОА, рис. 8.5) зависимость между напряжением
и относительной деформацией
пропорциональна и известна под названием
закона Гука:
=
Е·,
где
Е – модуль Юнга или модуль нормальной
упругости измеряется в МПа и характеризует
жесткость материала. Чем выше Е, тем
материал жестче, т. е. меньшую упругую
деформацию вызывает одна и та же нагрузка.
Предел
пропорциональности(пц)
− это напряжение, при котором отступление
от линейной зависимости достигает
некоторого значения, установленного
техническими условиями. В качестве
технического условия обычно берут
следующее: при напряжении пц
тангенс угла наклона, образованного
касательной к кривой деформации с осью
нагрузок, увеличивается на 50 % по сравнению
с линейным участком (более подробно
определение основных показателей
прочности и пластичности изложено в
самой лабораторной работе).
Предел
текучести
(т)
– это напряжение, при котором материал
деформируется (течет) без заметного
изменения нагрузки (рис. 8.7).
У
большинства материалов диаграмма
растяжения не имеет площадки текучести.
В этом случае задаются допуском на
остаточную деформацию образца и
определяют условный предел текучести.
Рис.
8.7. Определение основных характеристик
прочности
Условный
предел текучести
(0.2)
– это напряжение, при котором остаточное
удлинение достигает 0,2 % от начальной
расчетной длины образца
(рис. 8.9). Здесь
отрезок OA
равен 0,2 % от ℓo.
Рис.
8.8. Определение условного предела
текучести 0.2
Предел прочности (временное
сопротивление, в)– это напряжение,
соответствующее наибольшей нагрузке
(рис. 8.7).
Напряжение при разрыве
(σк)–это напряжение,
соответствующее
моменту разрушения образца (рис. 8.7).
Показатели
пластичности.Пластичностью
называют свойство материалов необратимо
изменять свою форму и размеры под
действием внешней нагрузки.
Выше
уже была рассмотрена абсолютная (ℓ)
и относительная (ε) деформация под
действием нагрузки. Если к материалу
приложена небольшая нагрузка (
< σ
пц),
то возникает только упругая деформация,
и после снятия нагрузки образец
восстанавливает свою первоначальную
длину
.
А если напряжение
>
σ
пц,
то после снятия нагрузки разгрузка
образца идет по прямой, параллельной
упругой деформации OA
(например, по прямой DF, рисунок 8.5). Отрезок
OF
соответствует остаточной деформации
образца. Относительное остаточное
удлинение в этом случае определяется
как
=
.
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]
- #
- #
- #
- #
- #
- #
- #
- #
- #
- #
- #
Источник