Диаграммы растяжения пластичных материалов.

Лабораторная работа №1.

Для количественной оценки основных свойств материалов, как правило, экспериментально определяют диаграмму рас­тяжения в координатах s и e. Для этого образцы испытывают в лаборатории на специальных машинах. Образцы для испытания на растяжение изготовляют в виде стерженей круглого или прямоугольного сечения. Образцы имеют на концах утолщения (головки). Размеры образцов установлены стандартом (рис.1.)

Рис 1.

Испытание дает возможность установить зависимость между растягивающей силой и удлинением бруса. Результат можно представить на графике, при построении которого по оси абцисс откладывают удлинение, по оси ординат -силу. График называются диаграммой растяжения (рис. 2.) На диаграмме от­мечены характерные точки. Дадим их определение.

Наибольшее напряже­ние, до которого материал следует закону Гука, назы­вается пределом про­порциональности s _п .

σ_п = (1)

В пределах закона Гука тангенс угла наклона прямой s = f (e) к оси e определяется величиной Е.

Упругие свойства материала сохраняются до напряжения s _У , называемого пределом упругости:

σ_у = (2)

Рис2.

Под пределом упругости s _У понимается такое наибольшее напряжение, до которого матери­ал не получает остаточных деформаций, т.е. после полной разгруз­ки последняя точка диаграммы совпадает с начальной точкой 0.

Величина s _т называется пределом текучести материала:

σ_т = (3)

Под пределом текучести понимается то напряжение, при котором происходит рост деформаций без заметного увеличения нагрузки. Если необходимо различать предел текучести при растяжении и сжатии s _Т соответственно заменяется на s _тр и s _тс . При напряже­ниях больших s _Т в теле конструкции развиваются пластические деформации e _П, которые не исчезают при снятии нагрузки.

Отношение максимальной силы, которую способен выдержать образец, к его начальной площади поперечного сечения носит на­звание предела прочности, или временного сопротивления, и обоз­начается через, s _вc (при сжатии s _всс ).

σ_{в с} = (4)

напряжение в точке разрыва равно:

б_р = (5)

Относительное удлинение бруса:

δ = (6)

где l₀, l- длина бруса до и после деформации.

Относительное сужение бруса:

ψ = (7)

где А₀ , А- площади поперечного сечения до и после деформации.

Относительное сужение бруса и удлинение (6), (7) брусаназываются пластическими характеристиками материала. Напряжения (1) –(5) –прочностные или механическиехарактеристики материалов.

При выполнении практических расчетов реальную диаграмму (рис. 2) упрощают, и с этой целью применяются различные ап­проксимирующие диаграммы. Для решения задач с учетом упру­го-пластических свойств материалов конструкций чаще всего применяется диаграмма Прандтля. По этой диаграмме на­пряжение изменяется от нуля до предела текучести по закону Гука s = Е e, а далее при росте e, s = s _Т (рис. 3.).

Способность материалов получать остаточные деформации но­сит название пластичности. На рис. 3. была представлена ха­рактерная диаграмма для пластических материалов.

Рис. 3. Рис. 4

Противоположным свойству пластичности является свойство хрупкости, т.е. способность материала разрушаться без образова­ния заметных остаточных деформаций. Материал, обладающий этим свойством, называется хрупким. К хрупким материалам относятся чугун, высокоуглеродистая сталь, стекло, кирпич, бетон, природные камни. Характерная диаграмма деформации хрупких материалов изображена на рис. 4.

В табл. 1 приводятся значения указанных характеристик (в кН/м²) наиболее распространенных конструкционных матери­алов.

Таблица 1

Материал	s тр	s тс	s вр	s вс	Е ×10^-8
Сталь				-
Чугун					0.7
Медь				-	1.1
Алюминий				-	0.75

Результаты работы.

1.Размеры образца:

до испытании: длина- l₀ =

диаметр- d=

площадь сечения-A₀=

объем- V=

после испытании: длина- l =

диаметр- d=

площадь сечения-A=

2.Построение диаграмму рас­тяжения в координатах s и e.

3. Определение напряжения в характерных точках:

б _пц = =

б _т = =

б_вс= =

б _р = =

Определение работу упругих сил: А= =

Контрольные вопросы:

1.Что такое пластичность, прочность материалов?

2.Определение предела пропорциональности, предела упругости и предела текучести.

3.Что такое хрупкость и перечислите хрупкие материалы?

4. Определение работу упругих сил.

Дата добавления: 2015-11-26