Диаграммы сжатия. Особенности разрушения при сжатии

Испытание металлов на сжатие производится на образцах в виде цилиндров, высота которых равна диаметру (обычно 20 мм). Для более длинных образцов в опытах трудно избежать искривле­ния. Другие материалы испытываются, как правило, на образцах в виде кубиков. Ребра кубиков принимаются обычно равными: 50 мм для дерева, 70 мм для цемента, от 100 до 300 мм для бетона.

При сжатии цилиндрический образец из пластичного матери­ала при напряжениях ниже σ_рr или σ_у ведет себя так же, как при растяжении. В дальнейшем появляются заметные остаточные дефор­мации. Трение между опорными плитами пресса и основаниями об­разца препятствует поперечным деформациям материала у торцов образца; он принимает бочкообразную форму.¹ По мере увеличения площади поперечного сечения приходится для дальнейшего дефор­мирования увеличивать нагрузку, образец в конце концов расплю­щивается. Напряжения, аналогичного σ_u при растяжении, наблю­дать не приходится. Диаграмма сжатия для малоуглеродистой стали показана на рис. 5.4. Диаграмма истинных напряжений распола­гается несколько ниже (начиная от площадки текучести).

Рис. 5.4 Рис. 5.5

Материал, испытывающий деформации противоположного знака после наклепа, имеет меньшие величины σ_рr, σ_e, σ_y. Это явление носит название эф-фекта Баушингера (по имени ученого, впервые его описавшего). Его графичес-

.

¹Для уменьшения трения образцы иногда смазывают жиром или парафином или же заменяют плоские плиты пресса коническими с углом наклона образующей конуса, равным углу трения.

кое отражение дано на рис. 5.5 на примере упрощенной диаграммы (σ_y1 < σ_y).

Иной характер деформирования наблюдается у хрупких мате­риалов. Их диаграммы сжатия представляют собой слабо искривленные линии. Величина разрушающей нагрузки значительно большая, чем в случае растяжения образца той же площади сечения.

На характер разрушения образца из камня, бетона и других материалов такого рода влияет трение между плитами пресса и образцом. При его наличии происходит выкалывание материала с боков, а при его отсутствии – продольное растрескивание. При одинаковых поперечных сечениях призматический образец разру­шится при меньшей нагрузке, чем образец в форме куба. В связи с этим говорят о призменной и кубиковой прочности, понимая под последней напряжения, при которых происходит разрушение образ­ца.

Прочность меняется в зависимости от размеров кубика, уменьшаясь при их увеличении. Все же эта зависимость имеет асимптотический характер, т.е. при определенных размерах проч­ность стабилизируется.

Таким образом, прочность образца хотя и не вполне отража­ет прочность материала, работающего в конструкции, но позволя­ет провести сопоставление свойств различных материалов.

Чугунный образец при сжатии разрушается в результате об­разования наклонных трещин, направленных примерно под углом 45° к оси образца, т.е. параллельно площадкам, на которых воз­никают наибольшие касательные напряжения.