Определение фундаментальных механических характеристик материалов
Деформированное состояние, связь между перемещениями и деформациями устанавливается из геометрии (кинематики) и также не зависит от физических свойств материала. Для установления связи между напряжениями и деформациями необходимо учитывать реальные свойства материала и условия нагружения. Все математические модели, описывающие связь между напряжениями и деформациями, разрабатываются на основе экспериментальных данных (эмпирически).
Испытания образцов на растяжение проводятся с целью экспериментального определения механических характеристик материалов. Наиболее распространенными в настоящее время являются испытания цилиндрических и плоских образцов в условиях одноосного растяжения. Широкому применению этого вида испытаний способствует относительная простота их осуществления, так как имеется большой парк разрывных и универсальных испытательных машин. Испытание на растяжение заключается в плавном деформировании закрепленного в захватах испытательной машины образца из исследуемого материала до наступления его разрушения. В процессе испытаний измеряются сила, действующая на образец, и удлинение его расчетного участка. Результатом испытаний является графическая диаграмма (см. рис.) растяжения.
|
На начальном этапе растяжения абсолютные деформации пропорциональны нагрузке, а относительные деформации пропорциональны напряжению. На этом участке выполняется закон Гука – математическая линейная зависимость между напряжениями и деформациями: 
,
|
|
|
где Е – модуль упругости (Юнга) равный тангенсу угла наклона прямого участка диаграммы к оси абсцисс. В точке А закон Гука нарушается, а зависимость становится нелинейной. Далее на диаграмме присутствует практически горизонтальный участок БВ, называемый площадкой текучести. Такое явление называется текучестью: образец удлиняется (деформируется) практически при постоянной силе. Затем следует участок ВД, называемый зоной упрочнения, после которого в точке Д достигается максимальная сила, которую может выдержать образец. Последний участок разрушения ДЕ – зона локальной деформации, когда появляется местное утонение образца (шейка).
Пределом пропорциональности 
, называется максимальное напряжение, при котором выполняется закон Гука. При достижении нагрузкой некоторой величины в образце появляются остаточные деформации. Пределом упругости 
называют максимальное напряжение, при котором не возникают остаточные деформации. Принято считать за максимальное то напряжение, при котором в испытуемом образце появляются деформации 0,05%. Предел пропорциональности, предел упругости, модуль упругости и коэффициент поперечной деформации характеризуют упругие свойства материала. Предел текучести материала 
– наименьшее напряжение, при котором деформация увеличивается без заметного увеличения нагрузки. Если после возникновения текучести продолжать увеличивать действие нагрузки, наступает разрушение. Пределом прочности (временным сопротивлением) называют напряжение, соответствующее максимальной нагрузке, предшествующей разрушению образца. При отсутствии площадки текучести (что характерно для диаграмм растяжения большинства материалов, после предварительной пластической деформации) определяют условный (технический) предел текучести. Условным пределом текучести 
называется напряжение, при котором остаточная (пластическая) деформация составляет 0,2 %. Условный предел текучести определяется аналогично пределу упругости.
|
|
|
Еще одна важная характеристика материала – это оценка интенсивности деформации, где применяют такие понятия как: относительная продольная 
и относительная поперечная 
деформации, приходящиеся на единицу длины или площади сечения стержня: 
; 
,
|
|
|
где 
– изменение длины, 
– изменение площади сечения образца.
Продольная и поперечная деформации связаны соотношением
,
где 
– коэффициент Пуассона – постоянная материала в пределах упругости.
Таким образом, испытания на растяжение дают возможность определить самые важные механические параметры материала необходимые для создания прочных и надежных конструкций.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Экспериментальная механика: учебно-методическое пособие / Е.В. Кузнецова. – Пермь: Издательство Перм. гос. техн. ун-та, 2009. – 43 с.
2. Специальные разделы естествознания: учебно-методическое пособие / Е.В. Кузнецова. – Пермь: Издательство Перм. гос. техн. ун-та, 2006. – 88 с. Карпенков С.Х. Концепции современного естествознания / С.Х. Карпенков. М.: Высш. шк., 2003. –334 с.
Дата добавления: 2021-01-20; просмотров: 82; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!