Деформации растяжения и сжатия.

При испытании на растяжение нагрузка к образцам прикладывается статически, т.е. медленно, плавно, с постепенным непрерывным нарастанием.

Для того, чтобы результаты испытаний, проведённых различными лабораториями, были сопоставимы, используются стандартные типы и размеры образцов.

Образец закрепляют концами в захваты разрывной машины. Затем растягивают плавно возрастающей нагрузкой. В процессе испытания самопишущее автоматическое устройство машины вычерчивает диаграмму растяжения, на которой по оси ординат отмечается величина нагрузки, а по оси абсцисс – величина абсолютных удлинений. Эта диаграмма зависит не только от свойств материала, но и от размеров испытуемого образца. Чтобы получить диаграмму, характеризующую только механические свойства материала, перестраивают диаграмму в координатах σ – ε . Эти две диаграммы отличаются друг от друга лишь масштабами.

где А₀ и l₀ – первоначальная площадь поперечного сечения образца и первоначальная длина.

На рисунке представлена диаграмма растяжения низкоуглеродистой стали.

В начальный момент σ₀=0, ε₀ =0. При увеличении нагрузки стержень получает удлинение, которое растёт пропорционально силе. Прямая ОА графически выражает закон Гука. В образце возникают упругие деформации.

Диаграмма имеет следующие характерные точки.

Точка А соответствует пределу пропорциональности.

Предел пропорциональности (σ_pr) ─ это наибольшее напряжение, до которого деформации растут пропорционально нагрузке, т.е. справедлив закон Гука.

Тангенс угла наклона α прямого участка ОА к оси абсцисс равен модулю упругости Е.

Выше точки А диаграмма представляет собой кривую линию, деформации растут быстрее роста напряжений. В образце наряду с упругими возникают и небольшие остаточные деформации, которые настолько малы (меньше 0,05%), что ими пренебрегают. Точка А практически соответствует и пределу упругости.

Предел упругости(σ_el) ─ это наибольшее напряжение, до которого в образце не возникают остаточные деформации.

Начиная с точки С диаграмма имеет горизонтальный участок, показывающий, что деформации растут даже без увеличения нагрузки – площадка текучести. Точка С соответствует пределу текучести.

Предел текучести(σ_у) ─ это напряжение, при котором происходит рост пластических деформаций при практически постоянной нагрузке.

При достижении предела текучести повышается температура образца; поверхность его становится матовой, так как на ней появляется сетка линий Людерса-Чернова, наклонённых под углом 45⁰ к оси стержня. Эти линии представляют собой следы максимальных сдвигов частиц материала, соответствующие наибольшим касательным напряжениям τ_max. В результате этих сдвигов образец получает пластические деформации.

Предел прочности(σ_u) ─ это условное напряжение, соответствующее наибольшей нагрузке, выдерживаемой образцом до разрушения.

Пластичность материала характеризуются относительным остаточным удлинением:

Относительное остаточное поперечное сужение: