Разгрузка и повторная нагрузка

Если при растягивающей силе, вызывающей напряжение, не превы-шающее предел упругости, прекратить нагрузку и разгрузить образец, то его удлинение полностью исчезнет. Будет иначе, если к началу нагруже-ния напряжение в образце превысит предел упругости.

Точка М. Выполнив разгрузку, заметим, что этот процесс на диаг-рамме описывается уже не по кривой, совпадающей с кривой нагрузки ОАВСДМ (см.рис.2.1, в), а по прямой МN, параллельной прямолинейно-му участку ОА диаграммы. Предыдущее растяжение за пределом текучес-ти повышает предел пропорциональности и уменьшает остаточное удлине- ние образца после разрыва, делая его более коротким. Удлинение D при разгрузке полностью не исчезает, так как

D = D _упр + D ₀,

где D ₀, - оставшаяся часть удлинения образца за пределом упру-гости.

Если вновь начать нагружать образец, который был растянут силой, вызвавшей в нем напряжение выше σ_Т, а затем разгрузить, то окажется, что линия повторного нагружения почти совпадает с линией разгрузки MN. Предел пропорциональности σ_пц повысится и станет приблизительно равным тому напряжению, до которого первоначально был растянут обра-зец. При дальнейшем увеличении Р кривая диаграммы совпадет с MEF. Часть диаграммы, расположенная по левую сторону от линии MN, ока -жется отсеченной, то есть начало координат переместится в точку N. Ос-таточное удлинение после разрыва образца будет меньше, чем в образце, не подвергавшемся предыдущей пластической деформации. Таким образом, предварительная вытяжка образца за пределом текучести повышает σ_пц, уменьшает остаточное удлинение после разрыва и делает образец более хрупким. Это изменение свойств материала за пределом текучести называется наклёпом.

Полное удлинение образца за пределом упругости состоит из двух частей – упругой (D _упр) и пластической (D ₀):

D = D _упр + D ₀.

После разрыва образца, когда упругая составляющая полного удли-нения в его обеих частях исчезает (отрезок D _упр), отрезок D ₀ соответ-ствует оставшемуся удлинению.

Диаграмма растяжения в координатахσ -

Вид диаграммы растяжения в координатах Р - зависит не то-лько от свойств материала, но и от размера испытываемого образца. Диаграмма, которая характеризует только механические свойства материала, получается перестройкой первичной диаграммы растяжения в координатах σ - (рис.2.2, а), где σ = P/F_0, а ε = / ₀, в диаграмму с координатами σ – ψ(рис.2.2, б).

Точки о, а, в, с, d, e, f отвечают точкам О, А, В, С, Д, Е, F диаграм-мы Р-D (см. рис.2.1). Из диаграммы σ – видно, что tgα = σ / = Е, то есть модуль упругости при растяжении равняется тангенсу угла наклона прямолинейного участка диаграммы к оси абсцисс. После образования шейки относительная продольная деформация распределяется по длине образца не равномерно, и действительная диаграмма растяжения строится в координатах: относительное сужение поперечного сечения в шейке и отвечающее ему действительное напряжение σ, где = (F₀ – F_к) / F₀;

σ = Р_і /F_і , а Р_і и F_і – соответственно усилие и наименьшая площадь поперечного сечения образца в момент испытания (см.рис.2.2, б).

Кривая, отвечающая действительным напряжениям при растяжении изображена на рис.2.2,б. Точка В отвечает началу возникновения остаточ-ной деформации и действительному напряжению – пределу текучести. Точка Е отвечает максимальной силе Р_max, которую выдерживает образец во время испытания. По ней определяется действительное временное соп -

ротивление (предел прочности). Абсцисса точки К представляет наиболь-шее сужение сечения образца ψ_к, а ордината – соответствующее ему дейс-твительное напряжение в момент разрыва σ _к. Из этой диаграммы видно, что сопротивление пластическому деформированию возрастает вплоть до наступления разрушения.

А б

а – вид диаграммы в координатах σ - ;

б – вид кривой, отвечающей действительным напряжениям при растяжении низкоуглеродистой стали

Рисунок 2.2 – Вид диаграммы растяжения низкоуглеродистой стали в координатах: σ – ,S – ψ