<<
>>

Механические свойства при статическом растяжении

Наиболее распространенным видом испытаний металла, определяющим его пригодность для применения в конструкции, является одноосное статическое растяжение. При испытаниях на растяжение применяют цилиндрические или призматические образцы (ГОСТ 1497-78) с головками на концах, форма и размеры головок соответствуют захватам испытательной машины.

Испытания проводят чаще всего на машинах с гидравлическим или механическим приводом.

Под действием усилий в образце возникают напряжения, которые вызывают деформацию: изменение длины образца и его сечения. Различают упругую и пластическую деформацию образца. Пластической деформации соответствует изменение после снятия нагрузки формы и размеров образца.

Деформация считается упругой, если после снятия нагрузки форма и размеры образца не изменились. Для определения механических характеристик записывают кривую деформирования в координатах растягивающая сила Р - абсолютное удлинение образца AZ. Типичные диаграммы растяжения приведены на рис. 3.8.

При упругой деформации, вызванной внешней нагрузкой, изменяется расстояние между атомами в кристаллической решетке. На Диаграммах растяжения начальный период имеет прямолинейную связь между Р(о) и А1(е). Наклон прямой показывает жесткость ме-

Рис. 3.8. Диаграммы растяжения

alt="" />
где сту - физический предел упругости, е - упругая деформация.

Для элементов конструкций, эксплуатируемых в условиях, когда ограничивается ее деформативность, используются также следующие характеристики: Предел пропорциональности опц - условное напряжение, соответствующее напряжению, при котором начинается отклонение от линейной зависимости о —г (от закона Гука):


где Рпц~ нагрузка, соответствующая условию пропорциональной связи между Р и Al;F0~ начальная площадь поперечного сечения образца.

Предел физической упругости оу - максимальное напряжение, до которого существуют только упругие деформации:


где Ру - нагрузка, соответствующая началу микропластической деформации. Условный предел упругости о0 05 - условное напряжение, соответствующее появлению в образце остаточных деформаций заданной величины, равной 0,05%. Условный предел упругости может быть задан и при других значениях допуска на остаточную деформацию:


где Р0 05 - нагрузка, соответствующая условию определения условного предела упругости.

Для получения удельных механических характеристик материала, не зависящих от размеров образцов, диаграмму растяжения строят в координатах растягивающее напряжение о — относительное удлинение б, где a=P/F0, и Ь=А1/10, Р - сила (нагрузка) растяжения, Fa - начальная площадь поперечного сечения, АI - абсолютное удлинение, - длина образца до испытания.

Если нагрузку относят к действительному сечению, существующему в момент приложения нагрузки, то получают значение истинного напряжения. При отношении нагрузки к начальному сечению имеем условное напряжение.

Основными механическими характеристиками материалов, используемых для изготовления аппаратов, оборудования и металлоконструкций, являются следующие: предел текучести ат, о02, временное сопротивление ав, относительное удлинение 6, относительное сужение

Физический предел текучести ат = PJFQ - условное напряжение, соответствующее нагрузке на уровне площадки текучести, когда деформация образца происходит без увеличения нагрузки (рис. 3.8, а). Условный предел текучести о0 2 = P0t2/Fo ~ условное напряжение, при котором остаточная деформация достигает 0,2%. Последняя характеристика используется для материалов, не имеющих отчетливо выраженной площадки текучести (рис.

3.8, б, в).

Сопротивление материала значительной пластической деформации характеризуется временным сопротивлением (пределом прочности). Временное сопротивление ав = PJF0 — условное напряжение, соответствующее максимальной нагрузке, выдерживаемой образцом в процессе испытания на растяжение. Образование и развитие шейки приводит к уменьшению условного и увеличению истинного напряжения. Истинное напряжение разрыву ок = PK/FK, где FK - поперечное сечение образца в момент разрыва, достигает максимального значения в момент разрушения. Ранее эта характеристика не использовалась в инженерной практике при аттестации качества стали.

В последнее время в связи с развитием методов расчета остаточного ресурса конструкций внимание к этой характеристике заметно возросло. Для определения сопротивления хрупкому разрушению получил распространение параметр RMC - наименьшее значение разрушающего напряжения, при котором происходит переход зародышевой трещины хрупкого транскристаллитного скола в лавинную стадию распространения хрупких трещин. Фундаментальность характеристики RMC обусловлена тем, что она инвариантна по отношению к виду напряженного состояния, скорости деформирования,

температуре испытания и зависит, главным образом, от структуры материала [39].

Относительное удлинение - отношение, в процентах, приращения длины образца до момента разрыва к его первоначальной длине 10:

величина 6 зависит от базы образца 1а: чем больше 10, тем меньше 6. По ГОСТ 1497-78 индекс при 6, например Ь25, Ь5, bt6, указывает на кратность размеров испытываемого образца (l0/d0) (d0 - диаметр рабочей части образца).

Различают относительное удлинение на стадии равномерной деформации Ьравн.у т.е. до образования шейки, и относительное удлинение на стадии ее образования - сосредоточенной деформации Ьсоср:

Относительное сужение г|gt; - отношение, в процентах, уменьшения площади поперечного сечения образца в месте разрыва к его начальной площади Fa:

Относительное сужение используется в основном в машиностроении. Однако эта характеристика пластичности, будучи локальной, лучше оценивает вязкость материала при разрушении, чем относительное удлинение. 

<< | >>
Источник: Горицкий В.М. Диагностика металлов. 2004

Еще по теме Механические свойства при статическом растяжении:

  1. Механические свойства при ударном изгибе
  2. Рельеф орогенов, развивающихся в условиях сводовых поднятий и растяжения земной коры (орогены растяжения, или рифтогенные). 
  3. Влияние механических свойств
  4. Деградация механических свойств конструкционных деталей
  5. Основные характеристики механических свойств и методы их определения
  6. Е. ИЗМЕНЕНИЕ СВОЙСТВ МАТЕРИАЛА ПРИ ОБЪЕМНОЙ ШТАМПОВКЕ
  7. ИЗМЕНЕНИЕ СВОЙСТВ ПРИ ГОРЯЧЕЙ ШТАМПОВКЕ
  8. 2.6. СТАТИЧЕСКИЙ МУЛЬТИПЛИКАТОР
  9. Статические и динамические описания
  10. Статические методы
  11. §2. Статическое время
  12. 13.7. СТАТИЧЕСКАЯ СИСТЕМА ЛЕОНТЬЕВА
  13. Занятие 9.5 ИЗМЕРЕНИЕ СТАТИЧЕСКОГО И ДИНАМИЧЕСКОГО ТРЕМОРА РУК