Механические свойства материалов. Диаграммы растяжения и сжатия



Download 209,04 Kb.
bet1/4
Sana01.07.2022
Hajmi209,04 Kb.
#724131
  1   2   3   4
Bog'liq
Alyosh 16 20


Механические свойства материалов. Диаграммы растяжения и сжатия
При расчете элементов конструкций на прочность, жесткость и устойчивость необходимо знание механических характеристик материалов, из которых они изготовлены.
Эти характеристики определяются путем испытания стандартных образцов. Для каждого материала устанавливаются государственным стандартом форма и соотношение размеров образцов для определения в лабораторных условиях их механических свойств. Образцы испытываются в зависимости от материала на растяжение, сжатие, изгиб, кручение, срез. Отечественной и зарубежной промышленностью создано большое количество испытательных машин для различных испытаний, позволяющих получить зависимости между нагрузками и соответствующими деформациями в упругой и неупругой стадиях работы материала.
Для таких строительных материалов, как цементный камень и бетон, при испытаниях на сжатие применяют стандартные образцы в виде кубиков (со стороной 70 мм для цементного камня и 200 или 300 мм для бетона). При испытаниях на растяжение применяют образцы в виде «восьмерки», а при испытаниях на изгиб — в виде призмы. Основным видом испытаний стали является растяжение стандартных круглых или плоских образцов (рис. 3.14, а, б), для которых строятся диаграммы растяжения в координатах сила — абсолютное удлинение: Р = /(А/). Существуют испытательные машины, которые с помощью самопишущих устройств позволяют получить эту зависимость графически.

Чаще всего стандартный образец круглого сечения для испытания стали (рис. 3.14, а) имеет рабочую длину постоянного диаметpa /0 = 10fif0 с конусными утолщениями на концах для закрепления в зажимах машины. Диаметр образцов обычно принимают равным dQ = 10 мм, но могут быть и другие размеры.

Рис. 3.14
Диаграмма растяжения стали. Рассмотрим диаграмму растяжения малоуглеродистой стали марки ВСтЗ, обладающей хорошо выраженными пластическими свойствами и широко применяемой в строительстве. Если испытывать образцы разных размеров, то получим различные диаграммы Р - /(А/). Для определения обобщенных механических характеристик материала диаграммы строят в координатах напряжение — деформация: а = /(г), которые определяются по формулам

На рис. 3.15 показана диаграмма растяжения малоуглеродистой стали.
При нагружении образца до напряжения, соответствующего точке А, зависимость между напряжениями и деформациями является линейной. На участке О А справедлив закон Гука (3.7).

Рис. 3.15
Наибольшее напряжение, до которого деформация материала следует закону Гука, называется пределом пропорциональности опц.
По углу наклона прямой ОА можно определить численное значение модуля упругости материала:

При дальнейшем нагружении образца от точки А до точки В линейная зависимость нарушается, но при разгрузке образца возникшие деформации исчезают, то есть материал является упругим.
Наибольшее напряжение, при котором в материале при разгрузке не возникают остаточные деформации, называется пределом упругости оуп. Отметим, что для стали предел упругости практически совпадает с пределом пропорциональности.
На участке CD диаграммы наблюдается значительный рост деформаций практически без увеличения напряжений, материал образно говоря «течет». Горизонтальный отрезок на диаграмме называется площадкой текучести, а соответствующее напряжение ох — пределом текучести.
При напряжениях, равных пределу текучести, в малоуглеродистых сталях появляются пластические деформации, связанные с необратимыми деформациями сдвига между кристаллами феррита. На хорошо отшлифованной поверхности образцов можно видеть наклоненные под углом 45° к оси стержня полосы, называемые линиями Людерса—Чернова по имени немецкого и русского металлургов, впервые независимо друг от друга описавших это явление. Эти линии вызваны деформациями сдвига от наибольших касательных напряжений, действующих под углами 45° к оси образца, что было отмечено в § 3.2.
После развития определенных пластических деформаций и перестройки кристаллической решетки стали несущая способность стержня увеличивается — рост деформаций сопровождается увеличением напряжений, происходит упрочнение стали. Участок DE на диаграмме называется участком упрочнения.
При напряжении, соответствующем наивысшей точке Е диаграммы, в определенном участке образца появляется заметное уменьшение размеров поперечного сечения — образуется так называемая шейка. Отношение наибольшей силы Рн6, которую может выдержать образец, к первоначальной площади поперечного сечения образца FQ называется временным сопротивлением или пределом прочности
Разрушение образца наступает вскоре после появления шейки. При этом нагрузка падает (точка F), хотя истинное значение напряжения при разрыве в связи с резким уменьшением площади поперечного сечения существенно возрастает и может быть определено по формуле 
где Рр — нагрузка при разрыве, регистрируемая испытательной машиной; Fm — площадь поперечного сечения шейки, измеряемая после разрыва. Деформация в зоне шейки может превышать 100%.
Рассмотренная диаграмма называется условной, так как при ее построении не учитывается уменьшение площади поперечного сечения при растяжении образца.
Диаграмма растяжения, построенная с учетом изменения площади поперечного сечения, называется истинной диаграммой. При нагружении образца до предела текучести уменьшение площади его поперечного сечения столь незначительно, что истинная и условная диаграммы на этом участке практически совпадают. Заметное их отличие проявляется при напряжениях выше предела текучести, нарастая к концу стадии упрочнения.
Следует отметить, что в реальных конструкциях напряжения не должны превосходить предел текучести материала (см. § 3.7). В силу этого истинная диаграмма растяжения, как правило, не имеет практического значения.
Рассмотрим еще некоторые свойства стали, которые можно наблюдать при испытаниях. Если довести нагружение образца до некоторой точки М, находящейся выше предела упругости, и затем снять нагрузку, то диаграмма разгрузки пойдет по прямой ММХ, параллельной ОА, а отрезок ОМх на оси г будет соответствовать остаточной деформации еост. Отрезок МХМ2 характеризует упругую деформацию еуп при нагружении образца до точки М. Полная деформация, соответствующая точке М на диаграмме, равна

При повторном нагружении образца от точки Мх диаграмма нагружения следует по кривой М{М, близкой к прямой ММу Таким образом, при повторном нагружении как бы повышается предел пропорциональности стали, что связано с изменением микроструктуры в ее кристаллической решетке. При этом площадка текучести исчезает, материал становится более хрупким. Указанные изменения свойств стали, возникающие при разгрузке и повторном нагружении, называются наклепом. Это явление используется в технике, например, при изготовлении цепей грузоподъемных машин. Участок диаграммы ММ{ М называется петлей гистерезиса.
При испытаниях на растяжение плоских образцов с достаточно большой шириной Ь0 (рис. 3.14, б) определяют еще одну механическую характеристику — коэффициент Пуассона v. Измеряя изменение ширины поперечного сечения АЬ, можно вычислить поперечную деформацию:

что позволяет определить коэффициент Пуассона

Как показывают опыты, для пластичных материалов коэффициент Пуассона остается постоянным при напряжениях, не превосходящих предел текучести от. Значения v для некоторых материалов приведены в табл. 3.1. По мере увеличения пластических деформаций величина коэффициента Пуассона возрастает, приближаясь к величине, равной 0,5.
Получаемые по диаграмме растяжения предел текучести от и временное сопротивление ов называются характеристиками прочности. В табл. 3.2 приведены значения предела текучести и временного сопротивления для кипящей (кп), полуспокойной (пс) и спокойной (сп) сталей марки ВСтЗ в зависимости от толщины проката.
По результатам испытаний образца после разрыва определяются относительное остаточное удлинение

и относительное остаточное сужение в шейке

где /рИ^-длина образца и площадь поперечного сечения шейки после разрыва.

Марка стали

Вид
проката

Толщина проката , мм

Предел
текучести,
МПа

Временное
сопротивление,
МПа

ВСтЗкп2-1

Лист

11+20

225

360

ВСтЗкп2-1

Фасон

21+30

215

360

ВСтЗпсб-1

Фасон

4 + 10

245

370

ВСтЗпсб-2

Фасон

11+20

275

380

ВСтЗсп5-1

Лист

11+20

235

370

* За толщину фасонного проката принимаются толщины полок уголков, двутавров, швеллеров.
Величины 5 и ц/ характеризуют пластические свойства стали. Для стали марки ВСтЗ они составляют 8 = (20+23)% и |г= (60+70)%.

Download 209,04 Kb.

Do'stlaringiz bilan baham:
  1   2   3   4




Ma'lumotlar bazasi mualliflik huquqi bilan himoyalangan ©www.hozir.org 2024
ma'muriyatiga murojaat qiling

kiriting | ro'yxatdan o'tish
    Bosh sahifa
юртда тантана
Боғда битган
Бугун юртда
Эшитганлар жилманглар
Эшитмадим деманглар
битган бодомлар
Yangiariq tumani
qitish marakazi
Raqamli texnologiyalar
ilishida muhokamadan
tasdiqqa tavsiya
tavsiya etilgan
iqtisodiyot kafedrasi
steiermarkischen landesregierung
asarlaringizni yuboring
o'zingizning asarlaringizni
Iltimos faqat
faqat o'zingizning
steierm rkischen
landesregierung fachabteilung
rkischen landesregierung
hamshira loyihasi
loyihasi mavsum
faolyatining oqibatlari
asosiy adabiyotlar
fakulteti ahborot
ahborot havfsizligi
havfsizligi kafedrasi
fanidan bo’yicha
fakulteti iqtisodiyot
boshqaruv fakulteti
chiqarishda boshqaruv
ishlab chiqarishda
iqtisodiyot fakultet
multiservis tarmoqlari
fanidan asosiy
Uzbek fanidan
mavzulari potok
asosidagi multiservis
'aliyyil a'ziym
billahil 'aliyyil
illaa billahil
quvvata illaa
falah' deganida
Kompyuter savodxonligi
bo’yicha mustaqil
'alal falah'
Hayya 'alal
'alas soloh
Hayya 'alas
mavsum boyicha


yuklab olish