Разрушающее напряжение на растяжение

Разрушающее напряжение на растяжение thumbnail

Текущая версия страницы пока не проверялась опытными участниками и может значительно отличаться от версии, проверенной 24 сентября 2019;
проверки требуют 7 правок.

Преде́л про́чности — механическое напряжение , выше которого происходит разрушение материала. Иначе говоря, это пороговая величина, превышая которую механическое напряжение разрушит некое тело из конкретного материала. Следует различать статический и динамический пределы прочности. Также различают пределы прочности на сжатие и растяжение.

Величины предела прочности[править | править код]

Статический предел прочности[править | править код]

Статический предел прочности, также часто называемый просто пределом прочности есть пороговая величина постоянного механического напряжения, превышая который постоянное механическое напряжение разрушит некое тело из конкретного материала. Согласно ГОСТ 1497-84 «Методы испытаний на растяжение», более корректным термином является временное сопротивление разрушению — напряжение, соответствующее наибольшему усилию, предшествующему разрыву образца при (статических) механических испытаниях. Термин происходит от представления, по которому материал может бесконечно долго выдержать любую статическую нагрузку, если она создаёт напряжения, меньшие статического предела прочности, то есть не превышающие временное сопротивление. При нагрузке, соответствующей временному сопротивлению (или даже превышающей её — в реальных и квазистатических испытаниях), материал разрушится (произойдет дробление испытываемого образца на несколько частей) спустя какой-то конечный промежуток времени (возможно, что и практически сразу, — то есть не дольше чем за 10 с).

Динамический предел прочности[править | править код]

Динамический предел прочности есть пороговая величина переменного механического напряжения (например при ударном воздействии), превышая которую переменное механическое напряжение разрушит тело из конкретного материала. В случае динамического воздействия на это тело время его нагружения часто не превышает нескольких секунд от начала нагружения до момента разрушения. В такой ситуации соответствующая характеристика называется также условно-мгновенным пределом прочности, или хрупко-кратковременным пределом прочности.

Предел прочности на сжатие[править | править код]

Предел прочности на сжатие есть пороговая величина постоянного (для статического предела прочности) или, соответственно, переменного (для динамического предела прочности) механического напряжения, превышая который механическое напряжение в результате (за конечный достаточно короткий промежуток времени) сожмет тело из конкретного материала — тело разрушится или неприемлемо деформируется.

Предел прочности на растяжение[править | править код]

Предел прочности на растяжение есть пороговая величина постоянного (для статического предела прочности) или, соответственно, переменного (для динамического предела прочности) механического напряжения, превышая который механическое напряжение в результате (за конечный достаточно короткий промежуток времени) разорвет тело из конкретного материала. (На практике, для детали какой либо конструкции достаточно и неприемлемого истончения детали.)

Другие прочностные параметры[править | править код]

Мерами прочности также могут быть предел текучести, предел пропорциональности, предел упругости, предел выносливости, предел прочности на сдвиг и др. так как для выхода конкретной детали из строя (приведения детали в негодное к использованию состояние) часто достаточно и чрезмерно большого изменения размеров детали. При этом деталь может и не разрушиться, а лишь только деформироваться. Эти показатели практически никогда не подразумеваются под термином «предел прочности».

Прочностные особенности некоторых материалов[править | править код]

Значения предельных напряжений (пределов прочности) на растяжение и на сжатие у многих материалов обычно различаются.

У композитов предел прочности на растяжение обычно больше предела прочности на сжатие. Для керамики (и других хрупких материалов) — наоборот, характерно многократное превышение пределом прочности на сжатие предела прочности на растяжение. Для металлов, металлических сплавов, многих пластиков, как правило, характерно равенство предела прочности на сжатие и предела прочности на растяжение. В большей степени это связано не с физикой материалов, а с особенностями нагружения, схемами напряженного состояния при испытаниях и с возможностью пластической деформации перед разрушением.

Прочность твёрдых тел обусловлена в конечном счёте силами взаимодействия между атомами, составляющими тело. При увеличении расстояния между атомами они начинают притягиваться, причем на критическом расстоянии сила притяжения по абсолютной величине максимальна. Напряжение, отвечающее этой силе, называется теоретической прочностью на растяжение и составляет σтеор ≈ 0,1E, где E — модуль Юнга . Однако на практике наблюдается разрушение материалов значительно раньше, это объясняется неоднородностями структуры тела, из-за которых нагрузка распределяется неравномерно.

Некоторые значения прочности на растяжение в МПа (1 кгс/мм² = 100 кгс/см² ≈ 10 МН/м² = 10 МПа) (1 МПа = 1 Н/мм² ≈ 10 кгс/см²)[1]:

Материалы, МПа
Бор57000,083
Графит (нитевидный кристалл)24010,024
Сталь 60С2А рессорно-пружинная1570 (после термообработки)0,0074
Сапфир (нитевидный кристалл)15000,028
Железо (нитевидный кристалл)13000,044
Тянутая проволока из высокоуглеродистой стали4200,02
Тянутая проволока из вольфрама3800,009
Стекловолокно3600,035
Сталь Ст0 обыкновенного качества3000,0017
Нейлон500,0025

Примечания[править | править код]

  1. ↑ Диапазон пределов прочности для стали составляет 500—3000 МПа (Б. Н. Арзамасов, В. А. Брострем, Н. А. Буше и др. Конструкционные материалы. Справочник. — М.: Машиностроение, 1990. — 688 с.).

Источник

    ОПРЕДЕЛЕНИЕ РАЗРУШАЮЩЕГО НАПРЯЖЕНИЯ ПРИ РАСТЯЖЕНИИ [c.241]

Рис. 40. Форма и размеры образцов для определения разрушающего напряжения при растяжении а — для пластмасс с высоким относительным удлинением прн разрыве б — для испытания большинства пластмасс в — для испытания стеклопластиков Рис. 40. Форма и <a href="/info/403648">размеры образцов</a> для определения разрушающего напряжения при растяжении а — для пластмасс с высоким <a href="/info/23259">относительным удлинением</a> прн разрыве б — для испытания большинства пластмасс в — для испытания стеклопластиков
Читайте также:  Первая помощь при растяжении заключается

    Наряду с испытанием образцов — определением разрушающих напряжений при растяжении, относительных. удлинений при разрыве, внутренних напряжений и адгезии на атмо.сферной станции устанавливались большие стальные щиты, окрашенные этими же лаками и эмалями для получения внешней- картины разрушения покрытий. Все образцы, экспонированные на атмосферной станции, подвергались старению в течение весенне-летнего и осеннего периодов. [c.121]

    ОПРЕДЕЛЕНИЕ РАЗРУШАЮЩИХ НАПРЯЖЕНИИ ПРИ РАСТЯЖЕНИИ И ОТНОСИТЕЛЬНЫХ УДЛИНЕНИИ ПРИ РАЗРЫВЕ ПОКРЫТИЙ [c.162]

    Для определения разрушающих напряжений при растяжении и относительных удлинений при разрыве полимерных пленок и покрытий сконструирована и изготовлена горизонтальная малогабаритная разрывная машина, принципиальная схема которой приведена на рис. 4.20. [c.162]

Рис. 40. Форма и размеры образцов для определения разрушающего напряжения при растяжении Рис. 40. Форма и <a href="/info/403648">размеры образцов</a> для определения разрушающего напряжения при растяжении

    Для определения разрушающего напряжения при растяжении используют обычное оборудование, но применяют специальные образцы в виде колец, получаемые намоткой. Они устанавливаются в зажимы, поддерживающие образец по верхнему и нижнему внутренним участкам кольца. При этом растягивающие нагрузки передаются на боковые участки, в которых начинается разрушение. [c.104]

    Метод применяется для определения разрушающего напряжения при растяжении сотового материала на образце трехслойной панели с направлении, перпендикулярном плоскости склеивания торцов сот с обшивками (в направлении оси 3 на рис. IV. 37), и разрушающего напряжения при равномерном отрыве клеевого соединения сот с обшивками. В зависимости от характера разрушения образца — по материалу сот или по клеевому слою между сотами и обшивкой— определяют соответственно разрушающее напряжение при растяжении сотового материала или разрушающее напряжение при отрыве клеевого соединения сотового материала с обшивкой. [c.487]

    Определение разрушающего напряжения при растяжении и относительного удлинения при разрыве проводится в соответствии с ГОСТом 14236—69 Пленки полимерные. Метод испытания на растяжение . [c.11]

    Определение разрушающего напряжения при растяжении, изгибе и сжатии. Методики определения этих основных прочностных характеристик материалов изложены в соответствующих стандартах. Испытания образцов проводят на универсальной машине. [c.87]

    Для определения разрушающих напряжений при растяжении и относительных удлинений при разрыве полимерных пленок и покрытий при различных температурах машина оборудована термокриокамерой. Нагрев производится электроспиралью, а охлаждение— жидким азотом или другим хладоагентом, пропускаемым через металлическую рубашку. На машине можно получать прочностные характеристики полимерных покрытий в диапазоне температур от —60 до 300 °С [20, с. 38]. [c.163]

    Рассмотрим пример. При определении разрушающего напряжения при растяжении винипласта получены следующие данные в кГ/см Oi = 530 Ог = 560 Оз = = 520 Й4 = 550 = 600 Ое = 560. Значение s = 600 кГ1см резко отличается от остальных. [c.254]

Источник

Однако при растяжении с одновременным воздействием гидростатического давления предельная до разрушения деформация увеличивается достаточно значительно. а разрушающее напряжение возрастает не намного, причем хрупко разрушающиеся металлы при наложении гидростатического давления разрушаются вязко при наличии значительных деформаций. Рассматривая механизмы разрушения с позиций теории дислокаций, И. А. Одинг отмечает, что так как взаимодействуют силовые поля дислокаций, содержащие и касательные, и нормальные напряжения, то трудно говорить, какие же напряжения—растяжения, сжатия или сдвига — ответственны за разрушение . Касательные напряжения, вызывающие пластическую деформацию, приводят к увеличению дефектов кристаллической решетки, росту уровня внутренних напряжений, препятствующих внешним приложенным напряжениям, и подготавливают металл к разрушению. Нормальные напряжения растяжения ускоряют процесс разрушения, а нормальные напряжения сжатия, в частности приложенное гидростатическое давление, подавляют процесс разрушения.
[c.447]

Детали разрушаются от действия нормальных (растягивающих) напряжений путем отрыва и от действия касательных напряжений путем среза (независимо от вида прилагаемых нагрузок растяжение, сжатие, сдвиг или кручение). В практике в чистом виде отрыв или срез не встречаются, но можно определить, какие напряжения были превалирующими.
[c.251]

Изделия разрушаются в том случае, если возникающие при термическом напряжении силы растяжения, сжатия или сдвига превосходят пределы допустимой прочности материала этого изделия.
[c.14]

Нахождение временного сопротивления кручению. При достаточно большом крутящем моменте закрученный образец разрушается. Характер разрушения оказывается различным в зависимости от материала. Образец из пластического материала, как правило, разрушается вследствие среза поперечного сечения, то есть сечения, в котором действуют основные касательные напряжения. Точно такие же по величине касательные напряжения действуют в продольных сечениях стержня вследствие закона парности, поэтому закрученный деревянный стержень расщепляется вдоль волокон. Наконец, при кручении стержней из хрупкого материала, например чугуна, наблюдаются характерные косые изломы. Как известно, чугун обладает низким сопротивлением отрыву, а напряженное состояние чистого сдвига в бесконечно малом элементе закрученного стержня приводится к растяжению — сжатию по двум направлениям, составляющим угол 45° с осью стержня (рис. 132). Поэтому существуют семейства винтовых поверхностей, пересекающих образующую
[c.203]

В заключение отметим, что в рассмотренных работах приведены примеры построения критерия разрушений (3.666) для некоторых конструктивно ортотропных материалов при плоском напряженном состоянии, и даны ссылки на соответствующие журнальные статьи. Рассмотренные материалы разрушались не только при наличии растягивающих напряжений, но и в условиях простого сжатия, причем основными опытами для определения постоянных aij, были опыты на растяжение и сжатие по направлению каждой из главных осей анизотропии, а также опыты на чистый сдвиг.
[c.87]

Читайте также:  От растяжения связок и мышц для спортсменов

Разрушение путем отрыва и путем сдвига. Сравнивая внешний вид поверхностей, по которым происходит разрушение образцов, можно различить два типа разрушения. Цилиндрические или призматические образцы из хрупких материалов (стекла или чугуна) при растяжении разрушаются по плоскости, перпендикулярной направлению растягивающих усилий. В аморфных материалах поверхность разрушения бывает обычно гладкая, но иногда, в случаях, когда сопутствующие разрушению растягивающие напряжения вызываются ударными сосредоточенными силами, получается конхоидальное разрушение ( раковистый излом ), образующее поверхность с мельчайшей концентрической рябью. С другой стороны, в кристаллических материалах при одноосном растяжении, когда поверхность разрушения, повидимому, перпендикулярна направлению растяжения, она состоит из ничтожно малых, различно ориентированных плоскостей кристаллитов, отражающих свет, подобно мельчайшим зеркалам. Разрушение по такого рода поверхности называется обычно зернистым . При осевом сжатии призматические образцы большинства твердых тел разрушаются по поверхности, наклоненной под некоторым, обычно меньшим 45°, углом относительно направления сжатия (см. фиг. 300). Пластичные металлы при испытании на растяжение разрываются после возникновения местного остаточного сужения вблизи минимального сечения, причем поверхность разрушения разделяется на две зоны центральную, которая перпендикулярна направлению растя-
[c.205]

Процессы дробления и измельчения применяются для доведения минерального сырья (и других материалов) до необходимой крупности, требуемого гранулометрического состава или заданной степени раскрытия минералов. При этих процессах куски, зерна и частицы горных пород разрушаются внешними силами. Разрушение (дезинтеграция) происходит преимущественно по ослабленным сечениям, имеющим трещиноватости или другие дефекты структуры, после перехода за предел прочности нормальных и касательных напряжений, возникающих в материале при его упругих деформациях — сжатии, растяжении, изгибе или сдвиге.
[c.81]

При длительной эксплуатации детали машин подвергаются по-вторно-переменным нагрузкам (растяжение—сжатие). При напряжениях, меньших предела текучести или предела упругости, они могут внезапно разрушиться. Это явление называют усталостью металлов. Оно заключается в том, что сдвиги, происходящие в зернах, приводят к образованию микротреш ин, количество и размеры которых постепенно увеличиваются.
[c.20]

Механические свойства Д., характеризующие ее способность сопротивляться механич. воздействиям, м б. под[1азделены на 1) крепость, или способность сопротивляться разрушению от действия механических усилий -) упругость, или способность принимать первоначальную форму и размеры после прекращения действия сил 3) ж е с т к о с т ь, или способность сопротивляться деформированию 4) твердость, или способность сопротивляться внедрению другого твердог о тела (для большинства методов ее определения). Свойства, определяющие низкую степень перечисленных основны.х свойств, или иначе обратные и.м, м. б. соответственно названы слабость, пластичность, податлив о с т ь и мягкость. Первые три свойства могут проявляться при разных видах напряжений, из которых простыми видами являются растяжение, сжатие и сдвиг (скалывание) изгиб и кручение заключают в себе у ке нек-рый комплекс простых видов напрягкений. По характеру действия сил различают нагрузки статические при плавном медленном действии сил и дина м и ч е с к и е при действии сил со значительной ско])остью в момент соприкосновения с тч лом (удар) или со значительным ускорением. Динамич. нагрузки прп испытании материалов м. б. однократные ударные, при к-рых тело разрушается от одного удара, и вибрационные, вызывающие разрушение при многократном возде11ствии динамич. нагрузок, с ударом или без него, но с большим ускорением. Крепость ири ударной нагрузке иногда называется в п з к о с т ь ю, а крепость при вибрационной нагрузке получила название вынос л и в о с т и. Кроме перечисленных видов действия внешних сил нужно отличать еще случай весьма длительного действия статич. нагрузки, а также силы трения, вызывающие медленное разрушение (истирание) и характеризуемые величиной изнашивания. Так как Д. является материалом анизотропным, то при характеристике действия сил на нее необходимо указывать еще их направление по отношению к направлению волокон (вдоль и поперек волокон) и годовых слоев (радиальное и тангентальное направление). Механич. свойства Д. определяются путем механич. испытаний ее в большинстве случаев на малых чистых (без пороков) образцах. Получаемые в результатах таких испытаний цифры характеризуют Д. с точки зрения ее доброкачественности, но не всегда могут
[c.102]

Экспериментальные данные по продольному сжатию показывают, что слой (даже когда предотвращено его макровыпучивание) не может выдерживать достаточно высокую сжимающую нагрузку, чтобы достигнуть полной прочности волокон на сжатие. То есть при разрушении слоя от сжимающей нагрузки напряжение в волокнах значительно меньше их ожидаемой прочности на сжатие. Некоторые последние результаты экспериментов [31, 32] показывают, что слои разрушаются от сдвига, как изображено на рис. 17, б. Данные, полученные из этих экспериментов, близки к данным по продольному растяжению.
[c.125]

В литературе имеется большое количество информации о механических свойствах наполненных порошками термореактивных пресс-композиций. Однако большинство этих данных часто эмпирические и работ по объяснению механизма действия дисперсных наполнителей очень мало. При растяжении или изгибе ненапол-ненные отвержденные полимеры разрушаются с малыми пластическими деформациями или вообще без них, причем относительная деформация при разрушении как правило не превышает 2—3%-При сжатии или сдвиге в них обычно проявляется предел текучести с развитием до разрушения достаточно больших пластических деформаций. Введение жестких дисперсных наполнителей в такие полимеры снижает разрушающее напряжение при растяжении и изгибе, увеличивает предел текучести при сжатии и сдвиге и повышает модуль упругости. Влияние таких наполнителей на поверхностную энергию разрушения имеет сложный характер и в отдельных случаях достигается ее резкое возрастание. В последнее время проведен ряд систематических исследований, которые и будут ниже рассмотрены подробнее.
[c.70]

Читайте также:  Растяжение связок ключицы симптомы

В целом реология приняла единый подход, концентрируя свое внимание на исследовании сдвиговых деформаций и отождествляя течение со сдвигом, развиваюш имся во времеш . Эта точка зрения является слишком узкой. Более детальные наблюдения показали, что хотя различные реологические свойства более очевидны при сдвиге, они также имеют место и при объемной деформации. Это обстоятельство уже вынудило сделать оговорки. В параграфе 9 главы XI остаточная деформация уплотнения определена как вид остаточной деформации, который будет проявляться и при всестороннем равномерном давлении и поэтому будет явлением объемной пластичности и объемной прочности. Генки (1924 г.), представления которого о пластическом течении здесь приняты и объяснены в главе VI, выразил свою точку зрения так Ясно, что гидростатическое сжатие или растяжение не может оказывать влияния на пластическое течение. Если в экспериментах обнаруживается такой эффект, он должен быть отнесен за счет возмущений, производимых невидимыми явлениями разрушения . Утверждение, сделанное во втором предложении, относится к материалам, имеющим полости или поры, и которые могут локально разрушаться вблизи них, где происходит концентрация напряжений. Но второе предло жение противоречит в некоторой степени первому. Верно, что остаточная деформация уплотнения не есть случай пластического течения, так как они появляются практически одновременно с нагрузкой.
[c.202]

Известно, что перекрестно армированные слоистые композиты с углом укладки менее 15° разрушаются при гораздо меньших напряжениях, чем это следует из обычной теории прочности [31]. Ротем и Ха-шин установили, что доминирующим видом разрушения перекрестно армированных слоистых композитов при углах менее 45° является межслойный сдвиг [32]. В работе [5] было показано, что в некоторых слоистых композитах развивается высокое (теоретически бесконечное) межслойное сдвиговое напряжение [5]. Например, как показано на рис. 3.31, в, графито-эпоксидный слоистый композит ( 30°/90°) , кроме нормального напряжения в срединной плоскости, на поверхности раздела слоев -I- 30°/- 30° имеет высокое межслойное напряжение Tj . При нагружении композита растяжением значение R для срединной плоскости меньше, чем для поверхности раздела -I- 30°/- 30°, однако при сжатии ситуация меняется на обратную. Известно, что разрушение начинается, когда Л = 1, и запас прочности тем больше, чем выше R по сравнению с единицей. Причина изменения R в рассматриваемом случае состоит в том, что величина компоненты нормального напряжения остается неизменной, а знак меняется (рис. 3.31, а). Прочность при сжатии в трансверсальном направлении графито-эпоксидного слоистого композита почти в четыре раза вы-
[c.171]

В следующей главе мы рассмотрим более подробно механизм пластической деформации металлов. Основной факт здесь состоит в том, что пластическая деформация каждого кристаллического зерна является сдвиговой, слои атомов скользят один относительно другого. Однако в реальном поликристаллическом металле кристаллические зерна расположены беспорядочно и переход от свойств единичного кристалла к свойствам поликристаллического металла затруднителен. Можно сказать только, что переход металла в пластическое состояние означает, чтр пластические сдвиги происходят во всех зернах или в подавляю1Дем их большинстве. Представим себе теперь, что на то напряженное состояние, которое существует в теле, накладывается всестороннее растяжение или сжатие. Осуществить на опыте всестороннее растяжение, а тем более наложить его на заданное напряженное состояние оказывается невозможным всестороннее сжатие, наоборот, реализуется довольно просто, для этого нужно нагружать образец в среде жидкости под высоким давлением. При этом все три главных напряжения изменяются на одну и ту же величину. Наибольшие касательные напряжения равны полуразностям главных напряжений, поэтому они не меняются от наложения всестороннего растяжения или сжатия, касательное напряжение на любой площадке также остается неизменным. А так как сдвиговая деформация определяется касательными напряжениями, то естественно ожидать, что условие пластичиости не зависит от добавления к тензору напряжений гидростатической составляющей. Это предположение хорошо подтверждается опытами (Карман, Бекер, Бриджмен и другие). При обсуждении этих и подобных им опытов необходимо иметь в виду, что пластическая деформация происходит путем сдвига, но разрушение может происходить путем отрыва. Поэтому обычное деление материалов на хрупкие и пластические оказывается условным. Так, Карйан и Бекер производили опыты над мрамором и песчаником. При обычных условиях испытания мрамор и песчаник хрупки, обладая низким сопротивлением отрыву, они разрушаются, не успев проявить
[c.93]

Смотреть страницы где упоминается термин Разрушающие напряжения на растяжение, сжатие и сдвиг
:

[c.194]   

[c.157]   

[c.56]   

[c.204]   

Источник