Материал: Экспериментальные методы исследований. Калинин Ю.Е

величина в является характеристикой сопротивления разрушению и мало отличается от величины SK, так как FK Fo.

Кривая растяжения типа III на рис. 4.4 относится к весьма распространенному случаю испытаний образцов из материалов, отличающихся небольшой или умеренной пластичностью (удлинение до ~ 10 %), на которых шейка или не образуется, или выражена очень слабо. К таким материалам, в частности, относятся многие литейные сплавы. В этом случае максимальная растягивающая нагрузка достигается к моменту разрыва, и величина в характеризует сопротивление разрушению, хотя она и меньше SK, так как FK F0.

Таким образом, физический и технический смысл временого сопротивления различен у материалов с разным типом кривых растяжения. Но все же, если исключить хрупкие материалы, то величину в следует рассматривать как характеристику сопротивления значительным пластическим деформациям, а величины 0.2 и т - как характеристики сопротивления малым пластическим деформациям. Эти характеристики являются самыми распространенными в технике прочностными свойствами промышленных конструкционных материалов.

Характеристики пластичности при растяжении – относи-

тельное удлинение после разрыва и относительное сужение после разрыва .. Слова «после разрыва» обычно опускают, всегда подразумевая их, когда речь идет о свойствах, обозначаемых символами и .

Относительное удлинение - это отношение приращения расчетной длины разорванного образца к ее первоначальной величине

Относительное сужение - это отношение уменьшения площади поперечного сечения в месте разрыва к начальной площади поперечного сечения образца

166

4.4. Испытания на сжатие

Схема одноосного сжатия характеризуется большим козффициентом жесткости ( = 2) по сравнению с растяжением ( = 0,5), потому испытаниям на сжатие целесообразно подвергать относительно хрупкие материалы. На практике по этим испытаниям оценивают свойства чугуна и других хрупких сплавов.

Расчет нормальных и касательных напряжений при сжатии и растяжении производят аналогично. В результате пластической деформации при сжатии образец укорачивается и уширяется. Следовательно, вместо измерявшихся после растяжения и в качестве характеристик пластичности, при сжатии можно определять относительное укорочение

где h0 и hK - начальная и конечная высота образца; F0 и FK — начальная и конечная площади поперечного сечения.

Линейность схем напряженного и деформированного состояния при одноосном сжатии и растяжении обусловливает близость характеристик сопротивления малым деформациям одного материала, испытываемого двумя методами. Но после перехода к существенной пластической деформации (при напряжениях выше предела текучести) схема одноосного сжатия в реальных испытаниях нарушается, и фиксируемые характеристики прочностных свойств уже резко отличаются от определяемых при растяжении. Это связано с трением по опорным поверхностям образца.

168

Схема испытания на сжатие и геометрия используемых образцов показаны на рис. 4.9. Испытания проводят на тех же машинах, что и при растяжении. Образец устанавливают на опорную плиту в нижнем захвате и сжимают подвижным захватом. Для устранения перекоса образца усилие сжатия передают на него с помощью какого-либо направляющего приспособления, например шарового вкладыша в верхнем захвате

(см. рис. 4.9).

По мере сжатия на торцовых поверхностях образца возникают силы трения, направленные по радиусам к его центру и препятствующие деформации в горизонтальном направлении. В результате образец приобретает характерную бочкообразную форму (см. рис. 4.9), а схема напряженного состояния усложняется и становится различной в разных точках образца. В точках 1 и 2, например, возникает схема объемного сжатия, а в точке 3 - разноименное плоское напряженное состояние. Неоднородности напряженного состояния образца в практике не учитывается, а прочностные характеристики при сжатии рассчитывают по тем же формулам, что и при растяжении ( P / F0 ). Это придает дополнительную условность опреде-

ляемым параметрам. Поэтому при испытании на сжатие стараются уменьшить силы трения на опорных поверхностях образца, что достигается одним из следующих способов или их сочетанием:

1) введением различных смазок (вазелин, солидол) и прокладок (фторопласт, пропитанная парафином фильтрованная бумага) между торцевыми поверхностями образца и опорными плитами;

2) использованием подкладок и образцов с конической поверхностью на торцах (см. рис.4.10). Углы конусности подбирают так, чтобы tg был равен коэффициенту трения;

3) помимо конусности, в образце делают центральное отверстие, устраняющее концентрацию напряжений у острия конуса (см. рис. 4.10).

169