ISopromat.ru

Диаграмма растяжения показывает зависимость удлинения образца от продольной растягивающей силы.

Ее построение является промежуточным этапом в процессе определения механических характеристик материалов (в основном металлов).

Диаграмму растяжения материалов получают экспериментально, при испытаниях образцов на растяжение.

Для этого образцы стандартных размеров закрепляют в специальных испытательных машинах (например УММ-20 или МИ-40КУ) и растягивают до их полного разрушения (разрыва). При этом специальные приборы фиксируют зависимость абсолютного удлинения образца от прикладываемой к нему продольной растягивающей нагрузки и самописец вычерчивает кривую характерную для данного материала.

На рис. 1 показана диаграмма для малоуглеродистой стали. Она построена в системе координат F-Δl, где:

F — продольная растягивающая сила, [Н];

Δl — абсолютное удлинение рабочей части образца, [мм]

Диаграмма растяжения

Рис. 1 Диаграмма растяжения стального образца

Как видно из рисунка, диаграмма имеет четыре характерных участка:

I — участок пропорциональности;

II — участок текучести;

III — участок самоупрочнения;

IV — участок разрушения.

Построение диаграммы

Рассмотрим подробнее процесс построения диаграммы.

В самом начале испытания на растяжение, растягивающая сила F, а следовательно, и деформация Δl стержня равны нулю, поэтому диаграмма начинается из точки пересечения соответствующих осей (точка О).

На участке I до точки A диаграмма вычерчивается в виде прямой линии. Это говорит о том, что на данном отрезке диаграммы, деформации стержня Δl растут пропорционально увеличивающейся нагрузке F.

После прохождения точки А диаграмма резко меняет свое направление и на участке II начинающемся в точке B линия какое-то время идет практически параллельно оси Δl, то есть деформации стержня увеличиваются при практически одном и том же значении нагрузки.

В этот момент в металле образца начинают происходить необратимые изменения. Перестраивается кристаллическая решетка металла. При этом наблюдается эффект его самоупрочнения.

После повышения прочности материала образца, диаграмма снова «идет вверх» (участок III) и в точке D растягивающее усилие достигает максимального значения. В этот момент в рабочей части испытуемого образца появляется локальное утоньшение (рис. 2), так называемая «шейка», вызванное нарушениями структуры материала (образованием пустот, микротрещин и т.д.).

Рис. 2 Стальной образец с «шейкой»

Вследствие утоньшения, и следовательно, уменьшения площади поперечного сечения образца, растягиваещее усилие необходимое для его растяжения уменьшается, и кривая диаграммы «идет вниз».

В точке E происходит разрыв образца. Разрывается образец конечно же в сечении, где была образована «шейка»

Работа затраченная на разрыв образца W равна площади фигуры образованной диаграммой. Ее приближенно можно вычислить по формуле:

W=0,8Fmax∙Δlmax

По диаграмме также можно определить величину упругих и остаточных деформаций в любой момент процесса испытания.

Для получения непосредственно механических характеристик металла образца диаграмму растяжения необходимо преобразовать в диаграмму напряжений.

Предел пропорциональности >

Примеры решения задач >

Лабораторные работы >

ݼèUãrÎNËoì¼»-i®•Šy·#Âi1.ùñ»÷ÇGߢ»ÿY÷¤9ºÍ¬lWü´ž‹Q$]$% tì4ŨìM.G%¼Û»ã?XhO¬t†Y5mêÿtïlÑdnâY¿?™çfŽE;»/5Y}6,gÕäòEgÃTÍÍK~^^VófvóboX._òî×étTŽÉnØ…VèÕÇûbÊBüð»ø¡’Gd-î×Ï ©Qb £Ü;¿È­¹Wˆ6xŠsm`.(æ¤ì[ïs‹ Â|ß’c­Ê»!ѳp»(n­‹k@-y˜G`D¾Lå©Í°†è;¡rc +2f¼B8ŠÔÍQ@ÄXmûX’GËLpÌ PÖD¯¸mIÆhûλ{s®½»ÏS‹½i/舨G`xf KÃÛKþ;,àvà›çHP=üÍdPq‹·²óöÖèdgÁ{õï» L%ôOQ¾0ÿR ý0d´yž˜ Ë1sü/ÇÌÊýo­{QMö&óêv|TÍæÍÁU1cZ-¹~ÌyüCÑrÈàï®döµì-î¦jØÍsøКnˆ¾Ðöˆ² .8¨ÉÑ6ø)[Eƒ[gÚÕÿ;ŸÏÉŽþ:ÔȶA û0″Û4’Xï¾÷Àýz4üaø5a µÛ&Öjñ»Ä= @œ»)ùk€ ^ÔÏ ôø»`’åô4ó €A=$îH_€æD»xÄõÁ&ÎÓXŠB™Íێϳw¬Èe’ Fç1 ÂÔ¸´»wŽàPûhÁO’2Ž£,µ6ÉÀR»˜LÝÍ!žƒ1bR‹’ó¼8³}»Éå({ûþWˆ²õZl9Ù¶óð[7ËÀòØF©ÿæ`’Ú`¼¸çû&k}_J}_oìûzÙ÷;-¼.¹ô»ŸZ;Ò¶þïå+o¶yp=¦ÌÏ…*Ò7ÂéP˜¬¯…ÉuFYY÷­ — 0¥¢E¥6,&,ZΤ»¤Å˜XìX‹’RYÛ ø zH(x]M(as»¹»*’Š›Td8™å Q!²¿¡uVeûÇ,ý}¾§ÿ)žœð½ø» ?Ïãôf…ÓŸüJNÿˆ2[e~úéaê·â‰©?ÜVô9oÛ»¿ºÎX•]ü/§íKÙÀ¢¿Ä½’º:Ù.ï•j™ 8 0 ü’zâ endstream endobj 63 0 obj >stream hÞT’Mo» †ïþŠ9¶éE¬ibH¶îÅC?R·½³8Z’Šõà¿/ÖM@æa^fæ…Ô͹Ñjòn’Ùâ½ÒÅyZ­D¸â 4d:%-= »…âÄí6/86ºŸ ªòá.çÅnpw¹dé=7Û¡Uzp»ÑÏ/GÚÕ˜Q/çÐaŸúE˜W1″ ¼ÁËfhˆ³½öÔál»D+ô€P¥4ÜåÔÝÿû»FÕµ-ßÂ&.1ŸÍ²÷QQ†ˆžyâ´{Vñ§‰OÜJä}Ô¦A˲ °Œð1À»°ŽUöó ó(/‹£mÙóÞA¬éñ&ÆÈÕZçYø‰àŒ÷DiËLÆïWò+À (¿‹ì endstream endobj 64 0 obj >stream hÞT»n»0E{¾bÊD)²Z ¹È®»Qä¡@Ò{íYZŒeLÁßÇ «¶5g×wÈ©=·Z9 Ÿv:»—yµá’£ÒPPJ¸[o1qÄ7wÛâpjõ0CÓdäË’g7xèûò)òa%Z¥GO*úýãI·sÅ µƒ‰CFNoܼó ÄÆ;ì7ƒ@cÜ´g‰‹á-×#B»Ó’³ðŽPËÿù¬J]-!…÷òºOUä,ÀºNð9Bú’à1 N•ô5ÂC½«yXùJ/ú7>è‡Ýì~Äj­· +Jã¾c3›ðëp²_ ¡y¬ endstream endobj 65 0 obj >stream H‰¬VËŠÜ0¼û+tÜ…L¯^-Ù0ì!¹Æ·%7³È)‡üI¾7-«e=ìu|ƒFF¶Tª®R·ž>UâíW÷qìžÆQ%Æ{§´ô£Ni h…´»FŒ?;)Þ¨søûÝ=ˆÇñG§$Hž³£ÀišæAò4¡Ÿ»o³[0ƒÞèmS,žcxM?uZ»Ð軫ÔÖImîÔS3õžš-ߨÙ8fîÏÕz⊯AO%8ZÎÌÔ÷Ô/?Ç13ÕË#x…g Ÿ ,/îóâ6ðzïPF.ë7Ôÿ)0ö,;iËhNLéÎÈšÇ0¢š¹Fò ‡]šl«‹ò€â¢@!†Ö÷6½-àÜòA¿¼· 6ʃÇ=ñi;n FÛCÚ.~½Cî)8.˜áÞ*3ÈSÊThÎñªiÊ«{Åã$-³qÌ5ˆLÐ%À4qŸlb [[žísy~zÑ=8»+oFf-ØgY·qv€|Â6″ÑýÆ¡oýhðPÜKu§-Ü2F~rä5œë #± xJ/âxü6~ ߪdagZS-¹ôc¹R[±h‹˜2¦Ê;ìTË®»§¢pÌ*r¨( ×ñûÐBôª€P§¥kyè*û^j‹É6uX’ª-Äèõ9$»Hófu!‡~e´› £÷èpZ RxŽ^xNîó®¥cÕaаÊ`&ÁÈâ͵CcŽÅAŸÉè’².Åñ9CŒª˜?˜m½èµÑú³¼r4ó(¾npkÕˆêyÜT>-S3°=þK³ìÐñíuë^À$û³V7…p»Ê»0Àøï¹Uà ÎìjáÝ’…o’ûÂ×dÎa§-·¯yÃQhUUlý6T›®Qá }.)uI=(àAÆp¬³ÞŠ»öþhßÉ»k©Ù‰cÌÃÍm’ú).×ÂÒ>Š¶ð²õçáÅ/ ÓjA{ÎU±ª€ëM wͺ¶šUçø‡·’pEr¦’§/êù*v{+ê1ó²d!þ 0 ëÆZ endstream endobj 66 0 obj >stream H‰¬W=oÜ0ÝïWxLZ’¨ïâ©SgoE‡;’ ôÿ¯¥lÊ-hã+:8gXö#Å÷ø¨¼tª¦‹Òw²¾_ðÏxyÝ-á÷åuÔ²Þkº^ Ò[W &Jp7 /gðñ ^á³ ïïôÞ( e…Õv‰õ’£èeIh·,ôBJ)ä| B fySa¾¶LøIºŒd(]‰¿˜ªÅ{]#káÜÓÀ-ön?xšNƒ…œ%Pñ»e8RÖžÖXÆVÈx:ˆÏA2sj»·)h¨z˃{ø¼|¥]»t$iŒ´FÏÜ;Âw¼¦2NuÐ ¤z(™oÞ^¤í™{¹ «j} Ùë œ±›Ø+䤛õ¶DX=èü+ë$aåV ;ÖãÙ6óWPm3’ÎÅo$™©ÆÕÂ6%²COàPJٲȎ³´kGú­áçJb-ËVeS6íýÙ²¯î… ÷•n6iMš÷…(b‹:«žHÊ~Ý%(õ9¨2AY5’Ò[®x²×XG2″ê æ¤^¾íD§Æºs­5yV‡½†·ÜCËP²Jnû»s)>®˜›¥-åxßË­U•œWvøc Ž7èœCÙ©»áÏCR6ë2¼3w u4ÃìÎ檬6›+1±dù…¯SH‡®w$!ÝP ú4}~Ö‡*ÓúAĸ-™Î6{ºÍÿ»Ü ó÷ü~·ÏæÍgS:Ï8|æ]väή7§K_É)5P>Û2+Ź’WÏJ¥Q’|gaŠÓ×Êj’±Ééên;»©yë÷ -çñÖaª0±3>©Åq¹i°kã¼Ê¿z¦9¼¦yFä1¶™ó³Î³Ý¾¿õJ ¸ª+ÔH}ùkøQÂÛ‡ÆfTý™æùÉtÝš;þ¯B9¡TÉluª6O¶w7l±JXÝ_ ìÁ4 endstream endobj 67 0 obj >stream H‰¬V;ŽÛ@í} •6OæÿŒ­R¥V·›b×^¤ÎMr‰!-Ëp†ó£dER’,É÷ø9N§ùãðyžÅ$¦ù~`ÚN|š¿çNóõpáÒ.Ík¼Þâ³×k~·×ön%OÙ˜ÌÆÓÜdsL·Àtƒ ä2ˆSñ~ÏïÎŒ š)½@À?žáöt,²MpÜã5c§àbÐÎÜx·)Àoó×ÎǤØåÀe™fÝ-ÈIÈ~:Ž~?ös€²LºM/i€¡ Z$`…YÉ»â>ÏÊ3©9&¬AË¢†’Ô®¹*Ù˜ÐOÔWG)½ä¼$݈Ìez†¼ÄßÏJ]Íñ[¹1″=d‹o€æA®@ªÖ{@ Ãô…€8@:ØO»5­ ‘î´êTØÔd¦ X)i’À°ªî4 ãw€í;Ú.:’©VœDu_ñYS†DxP(«y³­;õ¥X2g4œ úhØBu¥B»€»‡™µ Ê ø® @D²¨Vǘu̯ºöv»©èN’•Á’Å€Œ]Iº>’Rp§YV›uP@ÇVêÇ©ÐZkª¬ŽäFSëØBMŒvw°b¥þRàb½!!.Ðúðràe)¦Ý£ŽM³üßð§>kü¦BÜfA™¥âõ;éXheLÐ-§™ë»±»ç‡çãôsz9žQÔèÊOêMK‡ÿC)Dí©|k2’aˆâ #¨Îdíªt’Z´âŸ§ÍR+²×êˆ Òþ›ŽÖÍÌj¿-›F£¨¢¤&ê¡Ù͉![?ÚZ,hâÝ’JôI‡%»qo-¦Óbål;Xˆ£xçþ; u¥U8Š‹¦Ìž…0

/§ ¡P€R0¯² =­ºl;}ä8ÃkÖu¡]ߘ¨­])‹UPüÁØÌ»}æ/ËÃ̸*«ñ˜€~ʧx»qs5VÅ( üï)E´…~´÷IóÇšÔ|uÚÖ!’·®»šÑ•eú#À ádÂR endstream endobj 68 0 obj >stream H‰œV»ŽÛ0ìý*àÄ#-> ÃUª«ÕRXrTäÿ? |,%’¦m9… [‘vf3ËÏi’ƒ¦õĤø0ý:Œs®†i99hð×ì/ç/ë/ä`´¿Ý8àêïþ¿Át×p™þž>§I¥¨†Â-‡?†Ÿé}‹ê±p©¿e¨Ò»‡¦»3½ú×ÄÖb¶Ð³µŽ¬Ž0 u£›©Ž»7‡r«+ê×PÍÀ3DŽ•_£®ÌÈ£l«Ï0l¿¥eΣ`Âä9ˆhõŠ˜V¢3éŠÌ%enè1Íÿm,…Ž¹6¸’§I- [«4e°RÛMàmfÊ ÂÿP3 Ï˻ꌘ’òð)º•šE=!£·’x˯÷hñ¦Îµ’B&k1~´PZP&CåAXè~MzoK(™}¥uì ÂàÊ{c!ê.÷c¦r›ë²dÏæ ¼O=£Ø3…hŠoštk@¹g[Ýlv)ºîºí¨>f;ž}{©å¢eÂÝa]tçB>3Ãûs©|ÍÞ/þÿ8rE;›#+ÌÐôí¸CHo¹òƒá˜‰Ïu7’dí [Òa9² a€ Áƒ.üÄ´P/&bSl;Éö’Yè²ÌCt6′-±Çz·ºÜ¬èÖ¹Õ öÝá@qg}‡H·Ë(8″çbJËwË’5TÁõò{ú*е?ͼ’HïüUuf)L²Æ­’ÖLóc°•ãÓr1@LsŽÚ¦ÎêþBÉáÑöèÕBÙÂcÿ賻߹»R-Äç: `Nv×GVI±>’LÊsQ,qüFm¤œ¹Aù>E’ÿÁàLÉ»´ÜÝ7«ÎQO2KVÜ)5t•îªðaÜaÂR4’Úà!ŸNDÅÜå¹kýû´àFi&‰ðJÆôCÅçuŠ’÷|¤àN¨f*æ×ÊðO€ ™Â] endstream endobj 69 0 obj >stream H‰¬V;ŽÛ0í} -k šð3$EÀp•*µºEŠµÖ.¤ÎMö9B.~FIÉ’H!K-é73oÞ|(©g÷»ÿO/ìÁ’-~ι G.Ç¥~øû[ºë»¿èÙŒþºqiÝ5!É»»`Ì1K]0%’S6@×PàúÏ»Ü{œ¹ì/#’»-×Ø «*ÀÁŸbÃïÓëû`çÃ÷ ^zŒá‡/‰…hkxê RU$$§­®%p¬»±S=¢ ú½z,2gzxn)bÍeE.«’=¹¸-þÒ‰ûø,»I:ñÝHßý9kR¨•˜¬8j•¸U/2qïäÉHƒ’j~-¯ÃÕžÐÒ´)2³!OñhɈlómÔVºéÎÜ™»+‰#»L»í‹2)¤¥XœõÏëVƒÐ›ŠÍ-ºªÞr™G+Ûc ¯1‹×Nðè¿ yÙKh¢Ðç’ 6‡Òg/_زJ¬ŠEâëÓŸHÖêJÿgÎüÍq@ÉÐzQÊ µ_+uÜüË¢oFMº[•Doû¶W Ül}Áx?#tK•då¼­œ ¼Ž Z)òFU:î7~ vgÄ»ÑàB?Ÿm …û¸Ú?-]/ÖÀb^9

0″¿C®`óü {N»ù·Ÿ¯Ý+[‹z¹·q%VvaFÃ55®ö ³Ò×àwkû'[»ª‹-Ðü,NØõ×ÿå¼ú+À ‘ÊÁ’ endstream endobj 73 0 obj >stream H‰¼V¹ŽÛ0íõ,½@4ËáMÀØ»HšÔê²)²Þu$Mþ¿¡ÌCÖ*@B ËïÍñæ -E0dËuRà¥fœ-Ÿ¦{X~L3Z°áÕŒ€^ßÞ?.æ¿Ìè€cü@bú`Î1üt™Î(Ï…ù.ñ»ÿEDVŸö¨ Mþ5€qM`Æ…‹ õ5oùn4Ým$É4(w˜Ì²H#Çp»øžƒÐ—@’óGñU•Œ~iy,Ïûó2¡à CîA†Î»,˜ ì÷Ût>.uAE à,Ü$·ÀÃ[q²åEõ¡ËàFX±~1¬+…jl}›® ¨œQ !’ [ ¶]œ»‘Z©ñ¯1¸^Qr[Q²GKaÙ÷-CK-(m¾»¶´ Ä&ƒ¡$x-»ž»Ò LÓˆÓkü‹Oy¦´ ár‡9}ÀÚ¬Ö¶*mÀºmì(×ÛJ»76ÖW)¿Œ­Ö`Ü¡Í ã… ª†™=åÌÒÅÂE/QzHÃVƒ’žHRø&?÷á?Sû¢(«’>Ö«ºØ{à×rëÿ|ꌬù+-4ûŽ˜6Ð%£ÓóªukÒu>·n¬œ$®ií(kÿF×Â;pÌq+ÒáÏZÕ’@æeÐþ{šŽV%$èVëël•ÿ¹T6v y¾•»-‡N˜ƒòNs­ F)ßÙLw6ß¡Š'{(í»•»oŸjÌfÝÁ¨ú,²î-¯¥¯O³w¦F®Püº=%+…ý†‹Dvä ÎqªŸfò|s»D¦’ŽZ2y; é¤ðYµe³y Rÿ]Î(º&©µË)Øà(}F+Ã-sôÞe»§^´EUI÷/YñyuZš³qÉÝ™¨¹tç±õÙm¹»¢c‡¸¦Ç»»}’l-õn@ëhÑ6‰Ç·»õu_‡ #f,Öcœ³CàGçÖèvl⨈=÷ÒX#çõÇì n¯Â endstream endobj 74 0 obj >stream hÞœ-wTTׇϽwz¡Í0Òz».0€ô. QfÊ ÃMlˆ¨@DE €£¡H¬ˆb!(¨`HPb0Š¨¨dFÖJ|yyïåå÷ǽßÚgïs÷Ù{Ÿµ. $O./- ™’àz8ÓW…Gбý x€¦ 0Y驾AîÁ@$/7zºÈ ü‹ÞHü¾eèéO§ƒÿOÒ¬T¾ È_ÄælN:KÄù»NʤŠí3″¦Æ$ŠF‰™/JPÄrbŽ[䥟}ÙQÌìd[ÄâœSÙÉl1÷ˆx{†#bÄGÄN¦ˆo‹X3I˜Ìñ[ql2‡™ Š$¶8¬x›ˆ˜Ätñr p¤¸/8æp²âC¹¤¤fó¹qñº.KnjmÍ {r2″8¡?»•Èä³é.)É©L^6 ‹gþ,qm颻[šZ[Zš™~Q¨ÿºø7%îí»½ øÜ3ˆÖ÷‡í¯üRê `ÌŠj³ë[Ì~ :¶ wÿ›æ! $E}k¿ñÅyhây‰RmŒ333¸-‘¸ ¿ë:ü }ñ=#ñv¿-‡îʉe «tqÝX)I)B>==•ÉâÐ ÿȉåð9

Статическое растяжение

Машина для испытаний на растяжение с электромеханическим приводом

Статическое растяжение — одно из наиболее распространённых видов испытаний для определения механических свойств материалов.

Основные характеристики, определяемые при испытании[править | править код]

При статическом растяжении, как правило, определяются следующие характеристики материала.

  • Характеристики прочности:
    • предел пропорциональности,
    • предел текучести,
    • предел прочности (временное сопротивление разрушению),
    • истинное сопротивление разрыву.
  • Характеристики пластичности:
    • относительное остаточное удлинение,
    • относительное остаточное сужение.
  • Характеристики упругости:
    • модуль упругости (модуль Юнга).
  • Прочие характеристики:
    • коэффициент механической анизотропии
    • коэффициент (модуль) упрочнения

Основные типы материалов[править | править код]

Принято разделять пластичные и хрупкие материалы. Основное отличие состоит в том, что первые деформируются в процессе испытаний с образованием пластических деформаций, а вторые практически без них вплоть до своего разрушения. За критерий для условной классификации материалов можно принять относительное остаточное удлинение δ = (lк − l0)/l0, где l0 и lк — начальная и конечная длина рабочей части образца), обычно вычисляемое в процентах. В соответствии с величиной остаточного удлинения материалы можно разделить на:

  • пластичные (δ ≥ 10 %);
  • малопластичные (5 % < δ < 10 %);
  • хрупкие (δ ≤ 5 %).

Существующие материалы могут быть изотропными или анизотропными. В последнем случае из-за различия характеристик в различных направлениях необходимо произвести не одно, а несколько испытаний.

Образцы для испытаний на статическое растяжение[править | править код]

Цилиндрический пятикратный образец

Цилиндрический пятикратный образец после разрушения

Для испытаний на статическое растяжение используют образцы как с круглым, так и с прямоугольным сечением. Предъявляются повышенные требования к изготовлению образцов, как с точки зрения геометрии, так и с точки зрения обработки резанием. Требуется высокая однородность диаметра образца по его длине, соосность и высокое качество поверхности (малая шероховатость, отсутствие царапин и надрезов). При изготовлении образцов следует избегать перегрева материала и изменений его микроструктуры.

Образцы круглого сечения, как правило, имеют рабочую длину, равную четырём или пяти диаметрам — т. н. короткие образцы или десяти диаметрам — т. н. нормальные образцы. Перед началом испытания замеряется диаметр образца (обычно 6, 10 или 20 мм) для вычисления напряжения σ и для расчёта относительного остаточного сужения после разрушения образца. В случае использования экстензометра, длина рабочей части образца не замеряется, а деформация ε и относительное удлинение при разрушении регистрируются автоматически с помощью компьютера или измеряются по диаграмме σ — ε. При отсутствии экстензометра (не рекомендуется стандартом), отмечается рабочая длина образца, деформация ε рассчитывается по перемещениям конца образца (захвата), а относительное удлинение при разрушении рассчитывается путём замера разрушенного образца.

Диаграмма растяжения пластичного материала[править | править код]

Рис. 1. Типичная диаграмма σ — ε для малоуглеродистой стали

1. Предел прочности (временное сопротивление разрушению)

2. Предел текучести (верхний)

3. Точка разрушения

4. Область деформационного упрочнения

5. Образование шейки на образце

Рис. 2. Типичная диаграмма σ — ε для алюминиевых сплавов

1. Предел прочности (временное сопротивление разрушению)

2. Условный предел текучести (σ0.2)

3. Предел пропорциональности

4. Точка разрушения

5. Деформация при условном пределе текучести (обычно, 0,2 %)

Микроструктура доэвтектоидной стали (0,7 % углерода)

Обычно диаграмма растяжения является зависимостью приложенной нагрузки P от абсолютного удлинения Δl. Современные машины для механических испытаний позволяют записывать диаграмму в величинах напряжения σ (σ = P/A0, где A0 — исходная площадь поперечного сечения) и линейной деформации ε (ε = Δl/l0 ). Такая диаграмма носит название диаграммы условных напряжений, так как при этом не учитывается изменение площади поперечного сечения образца в процессе испытания.

Начальный участок является линейным (т. н. участок упругой деформации). На нём действует закон Гука:

Затем начинается область пластической деформации. Эта деформация остаётся и после снятия приложенной нагрузки. Переход в пластическую область обнаруживается не только по проявлению остаточных деформаций, но и по уменьшению наклона кривой с увеличением степени деформации. Данный участок диаграммы обычно называют площадкой (зоной) общей текучести, так как пластические деформации образуются по всей рабочей длине образца. С целью изучения и точного анализа диаграммы деформации, современные испытательные машины оснащены компьютеризированной записью результатов.

По наклону начального участка диаграммы рассчитывается модуль Юнга. Для малоуглеродистой стали наблюдается т. н. «зуб текучести» и затем площадка предела текучести. Явление «зуба» текучести связано с дислокационным механизмом деформации. На начальном участке плотность дислокаций является недостаточной для обеспечения более высокой степени деформации. После достижения точки верхнего предела текучести начинается интенсивное образование новых дислокаций, что приводит к падению напряжения. Дальнейшая деформация при пределе текучести происходит без роста напряжения . Зависимость предела текучести, от размера зерна, d, выражена соотношением Холла-Петча:

После достижения конца площадки текучести (деформация порядка 2 — 2,5 %) начинается деформационное упрочнение (участок упрочнения), видимое на диаграмме, как рост напряжения с ростом деформации. В этой области до достижения максимальной нагрузки (напряжения (σВ) макродеформация остаётся равномерной по длине испытуемого образца. После достижения точки предела прочности начинает образовываться т. н. «шейка» — область сосредоточенной деформации. Расположение «шейки» зависит от однородности геометрических размеров образца и качества его поверхности. Как правило, «шейка» и, в конечном счёте, место разрушения расположено в наиболее слабом сечении. Кроме того, важное значение имеет одноосность напряжённого состояния (отсутствие перекосов образца в испытательной машине). Для пластичных материалов при испытании на статическое растяжение одноосное напряжённое состояние сохраняется лишь до образования т. н. «шейки» (до достижения максимальной нагрузки и начала сосредоточенной деформации).

Вид диаграммы деформации, приведённый на рис. 1 является типичным для О.Ц.К. материалов с низкой исходной плотностью дислокаций.

Для многих материалов, например, с Г. Ц. К. кристаллической решёткой, а также для материалов с высокой исходной плотностью дефектов, диаграмма имеет вид, показанный на рис. 2. Основное отличие — отсутствие явно выраженного предела текучести. В качестве предела текучести выбирается значение напряжения при остаточной деформации 0,2 % (σ0.2).

После достижения максимума нагрузки происходит падение нагрузки (и, соответственно, напряжения σ) за счёт локального уменьшения площади поперечного сечения образца. Соответствующий (последний) участок диаграммы называют зоной местной текучести, так как пластические деформации продолжают интенсивно развиваться только в области шейки.

Иногда используется диаграмма истинных напряжений, S — e (истинное напряжение S = P/A, где A — текущая площадь поперечного сечения образца; истинная деформация e = ln(l+Δl/l), где l — текущая длина образца). В этом случае, после достижения максимальной нагрузки не происходит падения напряжения, истинное напряжение растёт за счёт локального уменьшения сечения в «шейке» образца. Поэтому различие между диаграммами истинных и условных напряжений наблюдается только после предела прочности — до точки 1 они практически совпадают друг с другом.

Образцы из пластичного материала разрушаются по поперечному сечению с уменьшением диаметра в месте разрыва из-за образования «шейки».

Диаграмма растяжения хрупкого материала[править | править код]

Диаграмма растяжения и диаграмма условных напряжений хрупких материалов по виду напоминает диаграмму, показанную на рис. 2 за тем исключением, что не наблюдается снижения нагрузки (напряжения) вплоть до точки разрушения. Кроме того, данные материалы не получают таких больших удлинений как пластичные и по времени разрушаются гораздо быстрее. На диаграмме хрупких материалов уже на первом участке имеется ощутимое отклонение от прямолинейной зависимости между нагрузкой и удлинением (напряжением и деформацией), так что о соблюдении закона Гука можно говорить достаточно условно. Так как пластических деформаций хрупкий материал не получает, то в ходе испытания не определяют предела текучести. Не имеет особенного смысла также рассчитывать и относительное сужение образца, так как шейка не образуется и диаметр после разрыва практически не отличается от исходного.

Влияние скорости деформации и температуры на прочностные характеристики[править | править код]

Стандарты на проведение испытаний на статическое растяжение, как правило, ограничивают скорость деформации или скорость приложения нагрузки. Так, стандарт ASTM E-8 ограничивает скорость деформации величиной 0,03 — 0,07 мм/мин. Такое ограничение вызвано искажением результатов за счёт повышения прочности металлов с ростом скорости деформации (при постоянной температуре). При скоростях деформации до 1 сек скорость деформации практически не влияет на прочностные характеристики (в частности, на предел текучести) (источник???).

В общем виде можно выразить формулу влияния скорости деформации на предел текучести в виде:

где — скорость деформации; — астотный фактор, — активационный объём; — напряжение течения; — экстраполяция напряжения течения на нулевую скорость деформации.

Эта же зависимость даёт и зависимость напряжения течения от температуры. В области низких температур и при отсутствии фазовых превращений прочность кристаллических материалов повышается. Вклад в повышение прочности даёт и переход от термически активируемого процесса деформации за счёт движения дислокаций к механизму деформации путём двойникования.

Стандарты на проведение испытаний[править | править код]

  • ГОСТ 6996-66
  • ГОСТ 1497-84 Металлы. Методы испытаний на растяжение
  • ГОСТ 11262-80 (СТ СЭВ 1199-78) Пластмассы. Метод испытания на растяжение
  • ASTM E-8 и ASTM E-8M

Литература[править | править код]

  • Я. Б. Фридман. Механические свойства металлов. 3-е изд. В 2-х ч. М.: Машиностроение, 1974
  • М. Л. Бернштейн, В.А Займовский. Механические свойства металлов. 2-е изд. М.: Металлургия, 1979.
  • А. Н. Васютин, А. С. Ключ. Влияние температуры и скорости деформации на сопротивление деформированию малоуглеродистых и низколегированных сталей. Заводская лаборатория, 1985, № 4.

См. также[править | править код]

  • Растяжение-сжатие
Литература:
  1. Wise, «Review of the History of Medicine» (Л., 1967).
  2. Baas, «Geschichte d. Medicin».
  3. Renouard, «Histoire de la medicine» (П., 1948).
  4. https://isopromat.ru/sopromat/teoria/diagramma-rastyazhenia.
  5. https://cdo.bru.by/course/distan/PGS/sopromat_pgsdz/Fail/lekcher_3.pdf.
  6. https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%A1%D1%82%D0%B0%D1%82%D0%B8%D1%87%D0%B5%D1%81%D0%BA%D0%BE%D0%B5_%D1%80%D0%B0%D1%81%D1%82%D1%8F%D0%B6%D0%B5%D0%BD%D0%B8%D0%B5.
  7. Киржанова Е. А., Хуторянский В. В., Балабушевич Н. Г., Харенко А. В., Демина Н. Б. Методы анализа мукоадгезии: от фундаментальных исследований к практическому применению в разработке лекарственных форм. Разработка и регистрация лекарственных средств. 2014; 3(8): 66–80. DOI: 10.33380/2305-2066-2019-8-4-27-31.
  8. Moustafine R. I., Bukhovets A. V., Sitenkov A. Y., Kemenova V. A., Rombaut P., Van den Mooter G. Eudragit® E PO as a complementary material for designing oral drug delivery systems with controlled release properties: comparative evaluation of new interpolyelectrolyte complexes with countercharged Eudragit® L 100 copolymers. Molecular Pharmaceutics. 2013; 10(7): 2630–2641. DOI: 10.1021/mp4000635.
  9. Мирский, «Медицина России X—XX веков» (Москва, РОССПЭН, 2005, 632 с.).
Головлева Лилия Аркадьевна/ автор статьи

Ведет прием в поликлиниках:
Поликлиника №15
Медицинский стаж: 20 лет
Ведущий врач-терапевт
Подробнее обо мне »

Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Наши травмы
Adblock
detector