![]() КАТЕГОРИИ:
АстрономияБиологияГеографияДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника
|
Випробування матеріалів на розтяг. Діаграма розтягу зразків з низьковуглецевої сталі, її характеристики.При розрахунках на жорсткість і міцність необхідно знати механічні характеристики матеріалів: модуль пружності, коефіцієнт Пуассона, границі текучості та міцності, твердість та інші. Для їх визначення проводять спеціальні випробування матеріалів. Найбільш важливими і водночас простими є випробування на розтяг. Для цього використовують спеціальні зразки – циліндричні (рисунок 10 а) або плоскі (рисунок 10 б). Згідно з відповідним ГОСТом зразки можуть мати різні розміри та форму, але при цьому витримуються співвідношення подібності: · для так званих довгих зразків · або для коротких зразків
Рисунок 10 – Зразки для випробувань матеріалів на розтяг Вимоги геометричної подібності дозволяють для одних і тих же матеріалів отримувати схожі результати в різних лабораторіях, на різних зразках. Зразок встановлюється у захватах та розтягується на спеціальній машині. Сучасні машини, зазвичай, автоматично вимірюють навантаження Для прикладу розглянемо детально діаграму розтягу маловуглецевої сталі (рис. 11). Наведемо назви ділянок і характерні точки діаграми. Позначення на рисунку відповідних механічних характеристик даються згідно з міжнародним стандартом. В тексті в дужках наведені також позначення з російськомовними індексами, бо такі позначення існують в переважній більшості технічної та навчальної літератури. · Ділянка
Рисунок 11 – Діаграма розтягу маловуглецевої сталі
Границя пропорційності Тангенс кута нахилу ділянки · Ділянка Між точками Границя пружності Більш точно сказати, що при розвантаженні з точки Для сталі Ст.3 · За межами зони пружності матеріал зразка деформується пружно-пластично. Якщо з будь-якого місця діаграми (вище точки Якщо не враховувати залишкову деформацію і умовно помістити початок координат у точку · Горизонтальна ділянка
Для сталі Ст.3 Діаграма розтягу багатьох конструкційних матеріалів не має горизонтальної площадки текучості, тому не може бути визначена фізична границя текучості. Для таких матеріалів через важливість цієї механічної характеристики вводять умовну границю текучості До матеріалів, для яких визначається умовна границя текучості, відносяться дюралюміній, бронза, високовуглецеві та леговані сталі (наприклад, для сталі 37ХН3А · Ділянка Границя міцності або тимчасовий опір Для сталі Ст 3 У процесі навантаження зразка його довжина зростає, а переріз зменшується. У точці · Ділянка Крім перелічених вище характеристик міцності (всі вони мають розмірність напружень – Відносне залишкове подовження при розриві де Для сталі Ст 3 Відносне залишкове звуження при розриві де Величина В залежності від відносного залишкового подовження при розриві До дуже пластичних матеріалів відносяться мідь, алюміній, латунь, маловуглецева сталь (діаграма розтягу якої на рисунку 12 нами розглядалася). Менш пластичними є дюраль і бронза, а слабопластичними – більшість легованих сталей. До крихких відносять матеріали (чавун, загартовані сталі), для яких Слід відзначити, що поділення матеріалів на пластичні та крихкі є умовним, бо в залежності від умов випробувань (швидкості навантаження, температури) та виду напруженого стану крихкі матеріали здатні вести себе як пластичні, а пластичні – як крихкі. Наприклад, чавунний зразок в умовах всебічного стиску веде себе як пластичний, бо не руйнується навіть при значних деформаціях. І навпаки, зразок із маловуглецевої сталі з виточкою руйнується при незначних деформаціях. Таким чином, вірніше говорити про пластичний чи крихкий стан матеріалу (або його поведінку).
При випробуваннях на розтяг та стиск крихких матеріалів визначають, як правило, лише границю міцності (максимальні умовні напруження, які витримує зразок). Для випробувань на стиск беруть зразки у формі коротких циліндрів ( У техніці в останні роки широко використовуються поліамідні волокна (капрон), полістирол та інші пластмаси. Механічні властивості пластмас дуже різноманітні. Пластики, наприклад, схильні до повзучості та релаксації напружень. Повзучість – це повільне у часі зростання пластичних деформацій при постійному навантаженні, яке спочатку викликає лише пружні деформації. Повзучість ще називають пластичною (або пружно-пластичною) післядією. Крива повзучості з її характерними ділянками зображена на рисунку 14: Для сталей і чавунів повзучість має значення лише при підвищеній
При релаксації зростання пластичних деформацій компенсується одночасним зменшенням пружних деформацій, що і приводить до зменшення напружень. Релаксація напружень особливо небезпечна у фланцевому з`єднанні, бо може бути послаблена щільність з`єднання, а це призведе до порушення нормальної роботи конструкції (витікання газу або пару у фланцевому з`єднанні). Явище релаксації має місце при тих же умовах, що і явище повзучості. Основним методом попередження цього негативного явища є періодична затяжка болтового з’єднання фланців. В заводських умовах часто треба перевірити міцність деталі, наприклад для контролю правильності проведеної термообробки. Вирізати зразок з виготовленої деталі, як правило, неможливо, тому для непрямого визначення міцності матеріалу застосовують випробування на твердість. Твердістю називається властивість матеріалу протидіяти прониканню в його поверхню більш твердого тіла – наконечника (індентора). Для визначення твердості використовують методи Бринеля, Роквела та Вікерса. Числом твердості за Бринелем При випробуванні за методом Роквела у поверхню зразку вдавлюється гострий алмазний конус (шкала Число твердості за Вікерсом Між числом твердості та границею міцності для кожного матеріалу існує експериментально підтверджена залежність. Так, для вуглецевої сталі В результаті механічних випробувань визначаються граничні (небезпечні) напруження Максимальне безпечне напруження називається допустимим. Воно визначається як відношення небезпечного напруження до нормативного (призначеного нормами проектування конструкцій) коефіцієнту запасу:
Нормативний коефіцієнт запасу Умову міцності при розтягу можна записати у вигляді
Запитання для самоконтролю 2. Наведіть прикладидеталей, що піддаються деформації розтягу або стиску. 3. Для чого будують епюри нормальних сил? Правила їх побудови і характерні особливості. 4. Який характер розподілу напруги по площі поперечного перерізу при розтягу стержня? Навести формулу для визначення нормальних напруг у поперечних перерізах стержня при розтягу. 5. Сформулюйте і запишіть закон Гука при розтягу /стиску/. Який фізичний зміст модуля Юнга; його розмірність? 6. Абсолютна і відносна деформації при розтягу, їх визначення. 7. Знаходження переміщання перерізу при розтягу. 8. Запишіть і розкрийте зміст умови міцності при розтягу /стиску/. 9. Перелічіть механічні характеристики матеріалів, які знаходять в процесі побудови діаграма розтягу. Дайте їх визначення.
|