Характеристики механических свойств материалов

Данные о механических свойствах материалов получают в результате специальных лабораторных исследований на испытательных машинах. Основной вид – испытание на растяжение.

Стандартный образец медленно растягивают до разрушения. При этом автоматически записывается график зависимости нагрузки от деформации – диаграмма растяжения F = f (Δl).

σ_В – предел прочности или временное сопротивление,

σ_Т – предел текучести или σ₀₂ – уловный предел текучести для малопластичных материалов,

Е= σ/ε -модуль продольной упругости.

,

где относительное удлинение (относительная линейная деформация).

Характеристики пластичности: относительное остаточное удлинение при разрыве:

относительное остаточное сужение при разрыве:

А₀ – первоначальная площадь поперечного сечения;

Закон Гука: Для многих материалов, при нагружении до определенных пределов, линейные деформации прямо пропорциональны нормальным напряжениям.

или σ = ε·Е;

где: Относительное удлинение ε определяется как:

Е – модуль продольной упругости или модуль упругости первого рода – одна из физических констант материала. Размерность как и у σ – Па (Н/м²), МПа (Н/мм²). Значения Е для различных материалов даны в справочниках. Например, для:

стали Е = (1,8-2,2)10⁵ МПа;

алюминия Е = (0,7-0,8)10⁵ МПа;

стеклопластика Е = (0,18-0,4)10⁵ МПа.

Твердость – способность материала сопротивляться проникновению в него другого тела.

Определение твердости проводят по методам:

Бринелля - НВ - вдавливанием закаленного шарика в материал;

Роквелла - НRC– вдавливанием алмазного конуса;

Виккерса - HV – вдавливанием алмазной пирамидки.

Величина твердости по Бринелю представляет отношение силы F вдавливания, к площади поверхности лунки А, оставшейся после вдавливания.

НВ = F/A

Величина твердости связана с пределом прочности:

для углеродистой стали: σ_В≈ (0,35÷0,4) НВ, (кгс/мм²);

для легированной стали: σ_В ≈ (0,35÷0,45) НВ, (кгс/мм²).