Материал: Лекция 2 по СМ для ФЭМТО 2021
п Fп .
A0
После точки А линия диаграммы искривляется,
закон Гука не выполняется. Вблизи точки А, на криволинейном участ-
ке диаграммы, можно отметить точку В, соответствующую пределу упругости у .
Пределом упругости называется наибольшее напряжение, при
котором в материале возникает только упругая деформация:
у Fу .
A0
Начиная от точки С, диаграмма имеет горизонтальный (или по-
чти горизонтальный) участок, которому соответствует предел текуче-
сти T . На этом участке деформации растут без увеличения нагрузки.
Пределом текучести называется напряжение, при котором
деформация возрастает без заметного увеличения нагрузки:
Т FТ .
A0
Горизонтальный участок диаграммы CD называют площадкой текучести. Площадка текучести ярко выражена только для малоуглеродистых сталей. Ее возникновение связано с явлением текучести в материале.
Точке Е на диаграмме соответствует напряжение в – предел
прочности. Пределом прочности называется максимальное напряжение, при котором образец не разрушается:
в Fв .
A0
11
До достижения предела прочности в продольные и поперечные деформации образца равномерно распре-
деляются по его длине.
После достижения точки Е диаграммы, образец в основном де-
формируется в окрестности одного наиболее ослабленного сечения,
где начинает образовываться шейка – значительное сужение образца.
Образец до деформации и после образования шейки показан на рис. 2.8.
l0
dш
lр
Рис. 2.8. Образец до и после деформации
За точкой Е нагрузка снижается, что объясняется уменьшением поперечного сечения шейки. Разрыву образца на диаграмме соответ-
ствует точка S.
Если, начиная с некоторой точки К диаграммы (рис. 2.6, 2.7),
разгружать образец (уменьшать растягивающую силу F ), то линия диаграммы будет представлена прямой КК1, параллельной прямой ОА.
Отрезок ОК1 равен величине остаточной (пластической) деформации
12
|
|
|
lос |
, а отрезок К1К2 – упругой деформации |
|
|
l |
у |
. |
ос |
l0 |
у |
l0 |
|
|||||
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
Полная деформация, соответствующая точке К диаграммы,
y ос .
Если вновь нагружать образец, то вначале линия диаграммы бу-
дет практически прямой К1К, а затем такой, как будто разгрузки не было. Следовательно, при возникновении в образце напряжений выше предела текучести и при последующей его разгрузке, свойства мате-
риала образца изменяются, исчезает площадка текучести, повышается предел пропорциональности. Такое изменение свойств металла носит название наклепа. Наклеп может возникнуть не только при растяже-
нии, но и при других видах деформации.
Высокоуглеродистые стали и некоторые другие материалы, не имеют площадки текучести. Предел текучести для этих материалов условно считают равным напряжению, при котором остаточная де-
формация образца составляет 0,2 % его первоначальной длины. Эта величина напряжения называется условным пределом текучести и
обозначается 0,2 .
К прочностным характеристикам материала относятся предел пропорциональности п , предел упругости у , предел текучести Т ,
предел прочности в (временный предел прочности).
Пластичность материала характеризуется относительным оста-
точным удлинением при разрыве и относительным остаточным по-
перечным сужением при разрыве .
13
Для определения характеристик пластичности после разрушения образца измеряют диаметр шейки dш и длину рабочей части образца после разрушения lP . Затем вычис-
ляют площадь поперечного сечения шейки Aш dш2 / 4 и определяют остаточное удлинение lP lP l0 разрушенного образца.
Относительное остаточное удлинение при разрыве
l р 100 % . l0
Относительное остаточное поперечное сужение –
A0 Aш 100 % .
A0
В зависимости от величин δ и ψ, конструкционные материалы условно делятся на пластичные и хрупкие. Материал считается пла-
стичным, если относительная остаточная деформация больше
5 %. Так. для стали марки Ст3 относительная остаточная деформация
20% , у высокопрочных сталей эта величина снижается до 7…10%.
Сравним диаграммы растяжения для различных материалов. На рис. 2.9 приведены диаграммы для серого чугуна (СЧ), для сталей ма-
рок Ст3, Ст6 и для алюминиевого сплава Д16.
Сталь марки Ст6, в отличие от стали Ст3, обладает значи-
тельно более высокими характеристиками прочности. Площадка те-
кучести у нее отсутствует, шейка при разрыве не так ярко выражена,
как у материала Ст3. Остаточная деформация при разрыве стали мар-
ки Ст6 значительно меньше, чем у стали Ст3.
14
Ст6
Д16
Ст3
СЧ
Рис. 2.9. Диаграммы испытания материалов на растяжение
Диаграмма растяжения серого чугуна почти прямая, слегка выпуклая линия. Разрыв чугунного образца происходит без образования шейки при малых остаточных деформациях.
Пластичные материалы (стали, алюминиевые сплавы, медь)
имеют диаграммы растяжения, подобные диаграмме стали Ст3 (в ряде случаев без площадки текучести) и аналогичную форму разрушения.
Хрупкие материалы (чугун, бетон, кирпич, стекло) имеют диаграммы растяжения, подобные диаграмме чугуна, и сходную форму разруше-
ния.
Деление материалов на хрупкие и пластичные носит условный характер, т.к. при некоторых условиях, хрупкие материалы могут при-
обретать свойства пластических материалов и наоборот. Например,
образец из пластичной стали при низкой температуре разрушается как хрупкий материал, без образования шейки
15