Проведение испытаний на растяжение образца из низкоуглеродистой стали

Проведение испытаний на растяжение образца из низкоуглеродистой стали thumbnail

Лабораторная работа № 1

Цель работы – изучить поведение малоуглеродистой стали при растяжении и определить ее механические характеристики.

Основные сведения

Испытания на растяжение являются основным и наиболее распространенным методом лабораторного исследования и контроля механических свойств материалов.

Эти испытания проводятся и на производстве для установления марки поставленной заводом стали или для разрешения конфликтов при расследовании аварий.

В таких случаях, кроме металлографических исследований, определяются главные механические характеристики на образцах, взятых из зоны разрушения конструкции. Образцы изготавливаются по ГОСТ 1497-84 и могут иметь различные размеры и форму (рис. 1.1).

Образцы для испытания на растяжение

Рис. 1.1. Образцы для испытания на растяжение

Между расчетной длиной образца lо и размерами поперечного сечения Ао (или dо для круглых образцов) выдерживается определенное соотношение:

В испытательных машинах усилие создается либо вручную — механическим приводом, либо гидравлическим приводом, что присуще машинам с большей мощностью.

В данной работе используется универсальная испытательная машина УММ-20 с гидравлическим приводом и максимальным усилием 200 кН, либо учебная универсальная испытательная машина МИ-40КУ (усилие до 40 кН).

Порядок выполнения и обработка результатов

Образец, устанавливаемый в захватах машины, после включения насоса, создающего давление в рабочем цилиндре, будет испытывать деформацию растяжения. В измерительном блоке машины есть шкала с рабочей стрелкой, по которой мы наблюдаем рост передаваемого усилия F.

Зависимость удлинения рабочей части образца от действия растягивающей силы во время испытания отображается на миллиметровке диаграммного аппарата в осях F-Δl (рис. 1.2).

В начале нагружения деформации линейно зависят от сил, потому участок I диаграммы называют участком пропорциональности. После точки В начинается так называемый участок текучести II.

На этой стадии стрелка силоизмерителя как бы спотыкается, приостанавливается, от точки В на диаграмме вычерчивается либо прямая, параллельная горизонтальной оси, либо слегка извилистая линия — деформации растут без увеличения нагрузки. Происходит перестройка структуры материала, устраняются нерегулярности в атомных решетках.

Далее самописец рисует участок самоупрочнения III. При дальнейшем увеличении нагрузки в образце происходят необратимые, большие деформации, в основном концентрирующиеся в зоне с макронарушениями в структуре – там образуется местное сужение — «шейка».

На участке IV фиксируется максимальная нагрузка, затем идет снижение усилия, ибо в зоне «шейки» сечение резко уменьшается, образец разрывается.

При нагружении на участке I в образце возникают только упругие деформации, при дальнейшем нагружении появляются и пластические — остаточные деформации.

Если в стадии самоупрочнения начать разгружать образец (например, от т. С), то самописец будет вычерчивать прямую СО1. На диаграмме фиксируются как упругие деформации Δlу (О1О2), так и остаточные Δlост (ОО1). Теперь образец будет обладать иными характеристиками.

Так, при новом нагружении этого образца будет вычерчиваться диаграмма О1CDЕ, и практически это будет уже другой материал. Эту операцию, называемую наклеп, широко используют, например, в арматурных цехах для улучшения свойств проволоки или арматурных стержней.

Диаграмма растяжения (рис. 1.2) характеризует поведение конкретного образца, но отнюдь не обобщенные свойства материала. Для получения характеристик материала строится условная диаграмма напряжений, на которой откладываются относительные величины – напряжения σ=F/A0 и относительные деформации ε=Δl/l0 (рис. 1.3), где А0, l0 – начальные параметры образца.

Диаграмма растяжения образца из малоуглеродистой стали

Рис. 1.2. Диаграмма растяжения образца из малоуглеродистой стали

Условная диаграмма напряжений при растяжении

Рис. 1.3. Условная диаграмма напряжений при растяжении

Условная диаграмма напряжений при растяжении позволяет определить следующие характеристики материала (рис. 1.3):

σпц – предел пропорциональности – напряжение, превышение которого приводит к отклонению от закона Гука. После наклепа σпц может быть увеличен на 50-80%;

σу – предел упругости – напряжение, при котором остаточное удлинение достигает 0,05%. Напряжение σу очень близко к σпц и обнаруживается при более тонких испытаниях. В данной работе σу не устанавливается;

σт – предел текучести – напряжение, при котором происходит рост деформаций при постоянной нагрузке.

Иногда явной площадки текучести на диаграмме не наблюдается, тогда определяется условный предел текучести, при котором остаточные деформации составляют ≈0,2% (рис. 1.4);

Определение предела упругости и условного предела текучести

Рис. 1.4. Определение предела упругости и условного предела текучести

σпч (σв) – предел прочности (временное сопротивление) – напряжение, соответствующее максимальной нагрузке;

σр – напряжение разрыва. Определяется условное σур и истинное σир=Fр/Аш, где Аш – площадь сечения «шейки» в месте разрыва.

Определяются также характеристики пластичности – относительное остаточное удлинение

δ = (l1 – l0)∙100% / l0,

где l1 – расчетная длина образца после разрыва,
и относительное остаточное сужение

ψ = (А0 — Аш)∙100% / А0.

По диаграмме напряжений можно приближенно определить модуль упругости I рода

E=σпц/ε=tgα,

причем после операции наклепа σпц возрастает на 20-30%.

Работа, затраченная на разрушение образца W, графически изображается на рис. 1.2 площадью диаграммы OABDEO3. Приближенно эту площадь определяют по формуле:
W = 0,8∙Fmax∙Δlmax.

Удельная работа, затраченная на разрушение образца, говорит о мере сопротивляемости материала разрушению w = W/V, где V = A0∙l0 – объем рабочей части образца.

По полученным прочностным и деформационным характеристикам и справочным таблицам делается вывод по испытуемому материалу о соответствующей марке стали

Контрольные вопросы

  1. Изобразите диаграмму растяжения образца из малоуглеродистой стали (Ст.3). Покажите полные, упругие и остаточные абсолютные деформации при нагружении силой, большей, чем Fт.
  2. На каком участке образца происходят основные деформации удлинения? Как это наблюдается на образце? Какие нагрузки фиксируются в этот момент?
  3. Объясните, почему после образования шейки дальнейшее растяжение происходит при все уменьшающейся нагрузке?
  4. Перечислите механические характеристики, определяемые в результате испытаний материала на растяжение. Укажите характеристики прочности и пластичности.
  5. Дайте определение предела пропорциональности.
  6. Дайте определение предела упругости.
  7. Дайте определение предела текучести.
  8. Дайте определение предела прочности.
  9. Как определить предел текучести при отсутствии площадки текучести? Покажите, как это сделать, по конкретной диаграмме.
  10. Какие деформации называются упругими, какие остаточными? Укажите их на полученной в лабораторной работе диаграмме растяжения стали.
  11. Как определяется остаточная деформация после разрушения образца?
  12. Выделите на диаграмме растяжения образца из мягкой стали упругую часть его полного удлинения для момента действия максимальной силы.
  13. Какое явление называется наклепом? До какого предела можно довести предел пропорциональности материалов с помощью наклепа?
  14. Как определяется работа, затраченная на разрушение образца? О каком свойстве материала можно судить по удельной работе, затраченной на разрушение образца?
  15. Как определить марку стали и допускаемые напряжения для нее после проведения лабораторных испытаний?
  16. Чем отличается диаграмма истинных напряжений при растяжении от условной диаграммы?
  17. Можно ли определить модуль упругости материала по диаграмме напряжений?
  18. Как определить работу, затрачиваемую на деформации текучести лабораторного образца?
Читайте также:  Растяжение связок голеностопа в волейболе

Испытание материалов на сжатие >
Краткая теория >
Примеры решения задач >

Источник

ЦПроведение испытаний на растяжение образца из низкоуглеродистой сталиель
испытания:

1. Получить
диаграмму растяжения и исследовать
процесс растяжения испытуемого образца
вплоть до его разрушения.

2. Экспериментально
подтвердить справедливость закона Гука
при растяжении и определить значение
модуля упругости Е.

3. Определить
механические характеристики материала
образца (предел пропорциональности
σпр, предел упругости σу.,
предел текучести σт, пределпрочности Рис.1.1

(временное
сопротивление) σпроч., истинное
напряжение в месте разрыва образца
σразр.ист., условное напряжение
в момент разрыва σразр.усл.,
относительное остаточное удлинение ε
и относительное остаточное сужение
площади поперечного сечения Ψ (в
процентах).

4. Определить
марку стали, пользуясь справочной
таблицей.

5. Ознакомиться
с принципом действия испытательной
разрывной машины типа ГМС- 50.

Применяемые машины и приборы

Разрывная машина. Испытания на
растяжение производятся на модернизированной
универсальной испытательной машине
типа ГМС-50 (гидравлическая машина
строительная, максимальная нагрузка —
50 т), которая установлена в лаборатории
«Сопротивление материалов (№570)
(Рис.1.1).

Установка модернизирована, т.е. оснащена
дополнительными измерительными
устройствами и электронными блоками,
позволяющими управлять машиной с
помощью ПК: сохранять и обрабатывать
результаты эксперимента, выводить
информацию на печать, и т.п.

Конструкцию и принцип работы установки
ГМС-50 можно свести к схеме, изображенной
на рис. 1.2:

Проведение испытаний на растяжение образца из низкоуглеродистой стали

В состав испытательной машины входят:

− собственно
машина, предназначенная для деформирования
образца;


электрогидравлический привод, служащий
для создания усилия на

ис­пытуемый
образец;

− маятниковый
силоизмеритель, предназначенный для
регистрации

уси­лия,
производящего деформирование образца.

Собственно машина состоит из подвижной
3 и неподвижной 1 траверс.

В неподвижной траверсе установлена
гидравлическая пара – рабочий цилиндр
5 с поршнем 4. В траверсах укреплены
захваты, в которых закрепляется
растяги­ваемый образец 2.

Электрогидравлический привод включает
плунжерный насос 14 и элек­тродвигатель
15. Насос приводится в действие
электродвигателем и масло из резервуара
13 по трубопроводам поступает в рабочий
цилиндр 5 машины. По­дача масла
регулируется рабочим вентилем 12 в
зависимости от необходимой скорости
нагружения образца.

Для более быстрого перемещения траверсы
вверх, необходимо для установки ее в
надлежащее положение перед испытани­ем,
использовать вентиль 6, для опускания
– вентиль 8.

Давление масла, поступающего в рабочий
цилиндр 5, вызывает переме­щение поршня
4, связанного с помощью поперечин и тяг
с подвижной травер­сой 3. Перемещаясь,
траверса будет растягивать или сжимать
образец в зависи­мости от того, где
он закреплен (снизу или сверху траверсы).

Из рабочего цилиндра 5 давление масла
по специальной трубе передается также
в цилиндр силоизмерителя 16 и перемещает
расположенный в нем пор­шень 17. Усилие,
действующее на поршень цилиндра
си­лоизмерителя, при помощи тяг 18
передается на кривошип маятника 7.

Маят­ник, поворачиваясь на оси,
отклоняет угловым рычагом зубчатую
рейку 10, связанную с шестеренкой, на оси
которой находится стрелка, движущаяся
по круговой шкале 9 силоизмерителя.
Стрелка в каждый данный момент указывает
действующую на образец нагрузку.

Маятниковый силоизмеритель представляет
собой штангу со сменными грузами 7.
Посредством изменения длины маятника
и его веса можно изменить максимальное
усилие машины. Для рассматривае­мых
машин возможны установки с максимальным
усилием 5, 10, 25 и 50 тонн.

В процессе испытания на модернизированной
установке текущие значения нагрузки
и удлинения образца можно наблюдать
на дисплее ПК, где автоматически
вычерчивается диаграмма растяжения,которая показывает зависимость между
растягивающей силой F, действующей на
образец, и вызываемой ею деформацией
Δl образца.

Установка ГМС -50 в
нашей лаборатории модернизирована,
т.е. оснащена компьютерной системой,
которая включает в себя:

1)
датчики измерения параметров
испытания:


датчика силы на основе тензометрического

датчика
давления (точность измерения в диапазоне

от
50 до 500кН не хуже +1% ),


датчика линейного перемещения на основе

потенциометрического
датчика перемещения

(предельное
разрешение не хуже 0,01 мм),

2)
микропроцессорный блок сбора передачи
данных от машины

ГМС
50 в ПВЭМ.

3)
ПЭВМ, принтер, программное обеспечение.

Это
позволяет:

а)
регистрировать параметры:

нагрузка, перемещение
активного захвата в диапазоне

рабочего пространства,
время,

б)
производить автоматический расчет
механических свойств

образца: предела
прочности, модуля упругости, предела

текучести, предела
упругости и др.

в)
печатать графики: перемещение –
нагрузка, деформация —

нагрузка,
время-нагрузка и др.,

г)
сохранять и редактировать записи в
базе данных и.т.п.

Измерительные приборы. При выполнении
данной работы целесообразно использование
таких измерительных приборов, как
штангенциркуль (Рис.1.3), рычажный тензометр
ТР-294 (Рис.1.5), микрометр (Рис.1.4).

Штангенциркуль применяется для измерения
расчетной длины образца, его диаметра
или толщины и ширины образца, если он
плоский. Штангенциркули бывают с
нониусами, позволяющими производить
отсчеты измерений с точностью до 0,1;
0,05 и 0,02 мм. Выбор инструмента определенной
точности производится в зависимости
от требований, предъявляемых к данному
испытанию. Подробно с устройством и
работой со штангенциркулем можно
познакомиться в специальной литературе,
здесь же приводится только его общий
вид (рис. 1.3).

Читайте также:  Капустный лист при растяжении связок голеностопа

МПроведение испытаний на растяжение образца из низкоуглеродистой сталиикрометр
позволяет производить обмер диаметра
образцов до и после их испытания с более
высокой точностью, чем штангенциркулем.
Цена деления шкалы микрометра равна
0,01 мм. Однако на глаз можно взять отсчет
с точностью до половины деления шкалы,
что соответствует 0,005 мм. Общий вид
микрометра показан на рис.1.4.

ТПроведение испытаний на растяжение образца из низкоуглеродистой сталиензометр.Для замера линейных деформаций образцов
в данной лабораторной работе целесообразно
использовать специальные измерительные
приборы – механические тензометры
рычажного типа.

При помощи этих приборов определяют с
высокой степенью точности малые
деформации образцов, причем показания
снимаются визуально. Рабочая схема
тензометра рычажного типа показана на
рис. 1.5.

При работе прибор прижимается к
поверхности испытываемого образца при
помощи струбцины. Базой прибора является
расстояние между ребром призмы 1 и
острием ножа 2. Жесткая рамка 6 вместе
с призмой 1 составляет часть прибора,
воспринимающую деформацию образца.
Частью прибора, которая увеличивает
деформацию, является рычаг 3, жестко
соединенный с призмой 1, и стрелка 5,
шарнирно соединенная с рычагом тягой
4. Для повышения точности отсчетов шкала
7 снабжена прорезью с зеркалом.

При увеличении длины l (базы тензометра
l = Б) на величину Δl происходит поворот
призмы вокруг ее верхнего ребра на
некоторый угол. Вместе с призмой на тот
же угол повернется рычаг 3, который при
помощи тяги отклонит стрелку 5. Вследствие
поворота стрелки нижний ее конец
переместится по шкале на величину ΔВ с
отсчета В1 на отсчет В2. Коэффициент
увеличения k зависит от соотношения
плеч рычагов 3 и 5 и равен

k = ΔВ/Δl.

В нашей работе используются тензометры
рычажного типа с коэффициентом увеличения
1000 и с базой Б= l = 20 мм (в работе обозначается
l = S = 20 мм). Цена деления тензометра-
0,001мм.

ОПроведение испытаний на растяжение образца из низкоуглеродистой сталибразцы
для испытаний на растяжение чаще всего
делают цилиндрической или плоской
формы с головками на концах для
закрепления их в захватах машины (рис.
1.6). Наиболее распространены цилиндрические
образцы, у которых расчетная длина l =
5d (короткие, пятикратные образцы) и l =
10d (длинные, десяти­кратные образцы).

Формы и размеры головок и переходных
частей цилиндрических и пло­ских
образцов определяются способом крепления
образцов в захватах испытательной
машины.

Способ крепления должен предупреждать
проскальзывание образцов в захватах,
смятие опорных поверхностей, деформацию
головок и разрушение образца в местах
перехода от рабочей части к головкам и
в голов­ках. ­

Перед установкой образца в испытательную
машину производится измерение диаметра
и длины его рабочей части. Диаметр
рабочей части измеряется по двум взаимно
перпендикулярным направлениям в трех
сечениях. Точность измерения диаметра
0,1 мм. Затем образец устанавливается в
захваты испытательной машины. После
проверки готовности машины к испытанию
ее включают и растягивают образец
согласно программе испытания до его
разрушения.

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]

  • #
  • #
  • #
  • #
  • #
  • #
  • #
  • #
  • #
  • #
  • #

Источник

Испытание на растяжение

Испытание на растяжение производится на образцах двух типов:
цилиндрических и плоских.

Проведение испытаний на растяжение образца из низкоуглеродистой стали

Проведение испытаний на растяжение образца из низкоуглеродистой стали

Цилиндрические образцы могут быть нормальные (с расчетной
длиной lрасч=10d) и
укороченные (с lрасч=5d).
Для плоских образцов при вычислении расчетной длины образца используется
диаметр круга, равновеликого поперечному сечению рабочей части образца.

В процессе растяжения, реализуемого на специальных
испытательных машинах, автоматически записывается диаграмма испытания в
координатах сила – удлинение (рабочая, или индикаторная диаграмма). Для
малоуглеродистой стали эта диаграмма выглядит следующим образом:

Проведение испытаний на растяжение образца из низкоуглеродистой стали

Рассмотрим основные участки диаграммы.

OB – участок упругости.

После нагружения в пределах этого участка образец
возвращается в исходное состояние. Такая деформация, полностью исчезающая после
разгрузки, называется упругой. Механизм упругой деформации – изменение
расстояния между атомами.

BC – участок общей текучести (площадка текучести).

На этом участке на поверхности образца появляется сетка линий,
направленных под углом приблизительно 45° к оси растяжения – линии
Чернова-Людерса. Эти линии свидетельствуют о появлении нового механизма
деформации, заключающегося в сдвиге атомных слоев друг относительно друга.
Из-за этих сдвигов после разгрузки образец не возвращается в исходное
состояние, приобретая остаточную, или пластическую, деформацию. Пластическая
деформация сопровождается нагревом образца, изменением его электропроводности и
магнитных свойств, а также акустическим излучением.

CD – участок упрочнения.

Пластическая деформация изменяет внутреннюю структуру
материала, в результате чего образец снова проявляет сопротивление
деформированию, и растягивающая сила повышается.

DK – участок местной текучести.

Точка D диаграммы соответствует появлению на образце
локального сужения – шейки. Дальнейшая деформация локализуется в этой области,
и за счет уменьшения площади поперечного сечения необходимая для растяжения
сила снижается. Точка K соответствует разделению образца на части. Разрыв
происходит в самом тонком месте шейки.

Чтобы исключить влияние геометрических размеров образца,
рабочая диаграмма перестраивается в условную (в координатах напряжение –
деформация:

Проведение испытаний на растяжение образца из низкоуглеродистой стали

Полученная диаграмма называется условной потому, что при
вычислении напряжения и деформации сила и удлинение относятся не к
действительным, а к начальным значениям соответственно площади поперечного
сечения и длины образца.

На условной диаграмме выделяют следующие характерные точки:

sпц
– предел пропорциональности: максимальное напряжение, до которого справедлив
закон Гука (т.е. наблюдается прямая пропорциональная зависимость между
напряжением и деформацией);


– предел упругости: максимальное напряжение, до которого в материале не
возникает пластических деформаций;


– предел текучести: напряжение, при котором наблюдается рост деформации при
постоянном напряжении;


– предел прочности (или временное сопротивление разрыву): максимальное
напряжение, которое может выдержать образец без разрушения.

В момент разрыва истинное напряжение, отнесенное к
действительной площади сечения, существенно выше предела прочности.

За пределами участка упругости в любой точке диаграммы
полная деформация εполн состоит из упругой εупр
и пластической εпл составляющих:

Читайте также:  Пример расчет пружины растяжения

Проведение испытаний на растяжение образца из низкоуглеродистой стали

Если прекратить нагружение в точке G и снять нагрузку, то
разгрузка произойдет по закону Гука, т.е. по линии, параллельной участку
упругости (отрезок GO1). Таким образом, отрезок OO1
определяет величину остаточной деформации образца, а отрезок O1O2 – величину
упругой деформации на момент разрыва.

Механические характеристики материалов

Механические характеристики материалов, определяемые при
растяжении, можно разделить на три группы.

1. Характеристики упругих свойств.

Модуль упругости первого рода (модуль Юнга).

Модуль Юнга характеризует жесткость материала (физический
смысл) и равен тангенсу угла наклона участка упругости OB условной диаграммы к
оси абсцисс E = tga
(геометрический смысл). Для основных марок стали E = 2·105 МПа, для
меди E = 1,2·105 МПа, для алюминия E = 0,7·105 МПа.

Коэффициент Пуассона.

Удлинению стержня при растяжении в продольном направлении
сопутствует сжатие в поперечном направлении:

Проведение испытаний на растяжение образца из низкоуглеродистой стали

При этом относительная линейная деформация определяется как

,

а относительная поперечная
деформация –

.

За коэффициент Пуассона принимают модуль отношения
поперечной деформации к продольной:

.

Коэффициент Пуассона изменяется от 0 (для пробки) до 0,5
(для резины). Для основных марок стали .

Иногда к характеристикам упругости относят также предел
пропорциональности sпц и
предел упругости sу.

2. Характеристики прочности:

– предел текучести sт,

– предел прочности sв.

Если диаграмма растяжения не имеет площадки текучести, то
определяют условный предел текучести s0,2
– напряжение, соответствующее величине остаточной деформации 0,2%.

Проведение испытаний на растяжение образца из низкоуглеродистой стали

Для некоторых материалов величину условного предела
текучести определяют при остаточной деформации 0,5% (s0,5). Используется также понятие условного предела
упругости s0,001 или s0,005 – напряжение,
соответствующее величине остаточной деформации 0,001 или 0,005%.

3. Характеристики пластичности.

Относительное остаточное удлинение при разрыве:

,

где l0 – начальная
длина образца (до испытания), – конечная длина образца
(после разрушения).

Относительное остаточное удлинение при разрыве можно
определить непосредственно по диаграмме растяжения, проведя из точки разрыва
линию, параллельную участку упругости, до пересечения с осью абсцисс (отрезок
OL):

Проведение испытаний на растяжение образца из низкоуглеродистой стали

Относительное остаточное сужение при разрыве:

,

где A0 и Aш –
площадь поперечного сечения рабочей части соответственно до и после испытания
(в месте образования шейки).

Испытание на сжатие

При испытании на сжатие металлов используются цилиндрические
образцы с отношением высоты к диаметру 1…3:

Проведение испытаний на растяжение образца из низкоуглеродистой стали

Для строительных материалов используются кубические образцы
с длиной грани 100 или 150 мм.

Проведение испытаний на растяжение образца из низкоуглеродистой стали

Испытание на сжатие используется редко в силу того, что
между плитами испытательной машины и торцевыми поверхностями образца возникает
сила трения, нарушающая одноосное напряженно-деформированное состояние, в
результате чего определяемые характеристики прочности не могут использоваться в
расчетах на прочность. Для устранения силы трения используются следующие
приемы:

  • нанесение парафинового слоя на
    торцевые поверхности образца;
  • использование плиты
    специальной конструкции.

Проведение испытаний на растяжение образца из низкоуглеродистой стали

Угол конуса рассчитывают таким, чтобы расклинивающая сила
компенсировала силу трения.

Пластичные и хрупкие материалы

По величине относительного остаточного удлинения при разрыве
принято различать:

пластичные материалы – способные получать без
разрушения большие остаточные деформации (d > 10%);

хрупкие материалы – способные разрушаться без
образования заметных остаточных деформаций (d < 5%).

При испытаниях на растяжение:

Проведение испытаний на растяжение образца из низкоуглеродистой стали

1 –
пластичный материал;

2 –
хрупкий материал.

Пластичные и хрупкие материалы отличаются также по характеру
разрушения. Пластичные материалы перед разрывом образуют заметную шейку, а
разрушение происходит под углом примерно 45° к оси растяжения (последнее хорошо
видно на плоских образцах). Хрупкие материалы разрушаются по плоскости,
нормальной оси растяжения, практически без образования шейки.

Сравним результаты испытаний на растяжение и сжатие для
пластичных материалов:

1 –
растяжение;

2 –
сжатие.

Считается, что для пластичных материалов пределы текучести
при растяжении и сжатии равны друг другу: sтр»sтс.

Другой особенностью испытания на сжатие пластичных
материалов является то, что их не удается довести до разрушения, т.к. они
сплющиваются в тонкий диск. По этим причинам пластичные материалы на сжатие
практически не испытывают.

Для хрупких материалов диаграммы испытаний на растяжение и
сжатие подобны друг другу:

1 –
растяжение;

2 –
сжатие.

Хрупкие материалы при испытании на сжатие разрушаются, при
этом оказывается, что предел прочности при растяжении меньше, чем при сжатии: sвр<sвс.

Существует также группа материалов, которые способны при
растяжении воспринимать большие нагрузки, чем при сжатии. Это в основном
волокнистые материалы, а из металлов – магний.

Для волокнистых материалов характерна анизотропия
механических свойств. Например, при испытаниях на сжатие дерева:

1 –
дерево вдоль волокон;

2 –
дерево поперек волокон.

Наклеп. Эффект Баушингера. Гистерезис

Если нагрузить образец до точки G, а затем произвести
разгрузку, то при повторном нагружении диаграмма растяжения пойдет по пути O1GK:

Проведение испытаний на растяжение образца из низкоуглеродистой стали

Явление повышения прочностных свойств материала (sпц, sу и sт)
и снижения пластических (d) в
результате предварительного нагружения выше предела текучести называется
наклепом (или деформационным упрочнением). Если после такого нагружения
выдержать образец в течение 100 и более часов, то при этом повышается и предел
прочности. Это явление называется естественным старением.

Наклеп может быть частично или полностью устранен
термической обработкой.

При сжатии нагружение выше предела текучести, так же, как и
при растяжении, вызывает явление наклепа. Однако наклеп, вызванный растяжением,
снижает sпц и sт при сжатии. Это явление
называется эффектом Баушингера.

Если рассмотреть диаграмму растяжения при большом разрешении
по оси деформаций, то станет заметно, что линии разгрузки GO1 и
нагрузки O1G образуют петлю – петлю гистерезиса:

Проведение испытаний на растяжение образца из низкоуглеродистой стали

Явление гистерезиса можно определить как необратимую потерю
энергии деформации в результате несовпадения кривой нагружения с кривой
разгрузки. При свободных колебаниях гистерезис является причиной постепенного
затухания колебательного процесса.

При анализе диаграмм растяжения и сжатия явлением
гистерезиса пренебрегают.

Источник