Свойства металлов при одноосевом растяжении

При проектировании и расчетах на прочность, жёсткость и стой-кость элементов механизмов, машин и конструкций необходимо знать свойства материалов. Определение некоторых механических свойств ме-таллов производят, используя простые схемы нагружения – растяжение, сжатие, кручение.

Одним из основных видов испытания материалов является испыта-ние на растяжение, при котором определяются наиболее важные их меха-нические свойства. Из испытываемого материала изготовляются специа-льные цилиндрические или плоские образцы (рис. 2.1, а, б). В этих образ-цах должно выдерживаться соотношение между расчетной длиной образ-ца ₀ и диаметром d₀: в коротких образцах – ₀ = 5d₀, в длинных –

₀ =10d₀. Испытания на растяжение позволяют определить усилие и со-ответствующую ему деформацию образца. При растяжении получают диа-грамму зависимости условных напряжений σ = P/F₀ от условных дефор-маций = D / ₀, используя силу Р, начальную площадь F₀, удлинение образца D ₀ и начальную расчетную длину образца ₀ (см. рис.2.1, а,б).

в

а - вид цилиндрического образца для испытания на растяжение;

б - вид плоского образца для испытания на растяжение;

в - вид диаграммы растяжения

Рисунок 2.1 – Вид образцов и диаграммы растяжения низкоуглеродистой стали в координатах Р-D

Рассмотрим характерные участки и точки этой диаграммы.

Точка А. От начала нагружения до определенного значения растягивающего усилия имеет место прямая пропорциональная зависимость между удлинением и силой. Напряжение, которое вызвано силой пропорциональности Р_пц, называется пределом пропорциональности и равняется:

σ _пц = Р_пц / F₀. (2.1)

На участке ОА справедлив закон Гука.

Точка В. Наибольшее напряжение, при котором остаточная деформа-ция (упругая деформация) при разгрузке не обнаруживается, называется пределом упругости и равняется:

σ_пр = Р_пр / F_0, (2.2)

где Р_пр – усилие упругости.

Точка С. При дальнейшем растяжении образца от точки В кривая

растяжения становится криволинейной и плавно поднимается к точке С, где наблюдается переход к горизонтальному участку СД. Предел текучести σ_т - это наименьшее напряжение, при котором деформация образца проис-ходит при постоянном растягивающем усилии Р_т и равняется:

σ_т = Р_т/F_о. (2.3)

Во время пластической деформации повышается температура образ-ца, изменяются его электропроводность и магнитные свойства.

Участок СД. На этой стадии растяжения удлинение образца увеличивается при постоянном значении растягивающего усилия. Такой процесс деформации носит название текучестью материала и сопровождается остающимся (пластическим) удлинением, которое не исчезает после снятия нагрузки.

Участок ДЕ – участок упрочнения. После стадии текучести материал вновь приобретает способность увеличивать сопротивление дальнейшей деформации и воспринимает возрастающую до некоторого предела усилие.

Точка Е. Наибольшее усилие, которое воспринимает образец. Напря-жение, соответствующее максимальной силе Р_max, называется временным сопротивлением σ_в или пределом прочности и равняется:

σ_в = Р_max/F_о. (2.4)