ISopromat.ru

Диаграмма растяжения низкоуглеродистой стали

Механические характеристики материалов, т. е. величины, характеризующие их прочность, пластичность, упругость, твер­дость, необходимые конструктору для выбора материалов и расчетов проектируе­мых деталей, определяют путем механических испытаний стандартных образцов, изготовленных из исследуемого мате­риала.

Наиболее распространенным механическим испытанием является испытания на растяжение низкоуглеродистой стали) при статичес­ком нагружении.

В процессе этого испы­тания специальное устрой­ство испытательной ма­шины автоматически вы­черчивает диаграмму, вы­ражающую зависимость между растягивающей си­лой и абсолютным удли­нением. т. е. в координа­тах (). Для изучения механических свойств ма­териала независимо от размеров образца приме­няется диаграмма в коор­динатах «напряжение — от­носительное удлинение» (). Эти диаграммы отличаются друг от друга лишь мас­штабами.

Диаграмма растяжения низкоуглеродистой стали

Особые точки диаграммы растяжения обозначены точками 1,2,3,4,5.

1. Точка 1 соответствует пределу пропорциональности: удлинение растет пропорционально нагрузке, на этом участке выполняется закон Гука.

2. Точка 2 соответствует пределу упругости материала, материал теряет упругие свойства — способность вернуться к исходным размерам.

3. Точка 3 является концом участка, на котором образец сильно деформируется без увеличения нагрузки. Это явление называется текучестью.

4. Точка 4 соответствует максимальной нагрузке, в этот момент на образце образуется шейка — резкое уменьшение площади поперечного сечения.

Для определения механических характеристик материала рассчитываются величины, имеющие условный характер, усилия в каждой из точек делят на величину начальной площади поперечного сечения. Приведенная диаграмма растяжения не зависит от абсолютных размеров образца.

Эта диаграмма имеет следующие характерные точки и соответствующие им механические характеристики.

Точка 1 соответствует пределу пропорциональности.

Пределом пропорциональности называемся то наибольшее напряжение, до которого деформации растут пропорционально нагрузке, т. е. справедлив закон Гука.

Точка 2 практически соответствует и другому пределу, который называется пределом упругости.

Пределом упругости , называется то наибольшее напряжение, до которого деформации практически остаются упругими.

Точка 3 соответствует пределу текучести.

Пределом текучести называемся такое напряжение, при котором в образце появляемся заметное удлинение без увеличения нагрузки.

Предел текучести являемся основной механической характе­ристикой при оценке прочности пластичных материалов.

Точка 4 соответствует временному сопротивлению или пределу прочности.

Временным сопротивлением называется условное напряжение, равное отношению максимальной силы, которую выдерживает образец, к первоначальной площади его попереч­ного сечения

При достижении временного сопротивления на растягивае­мом образце образуется местное сужение-шейка, т. е. начина­ется разрушение образца.

В определении временного сопротивления говорится об условном напряжении, так как в сечениях шейки напряжения будут больше.

Пределом прочности называется временное со­противление образца, разрушающегося без образования шейки. Предел прочности является основной механической характерис­тикой при оценке прочности хрупких материалов.

Точка 5 соответствует напряжению, возникающему в образ­це в момент разрыва во всех поперечных сечениях, кроме сечений шейки.

Это напряжение можно назвать напряжением разрыва.

Основные характеристики прочности

Степень пластичности материала может быть оха­рактеризована (в процентах) остаточным относи­тельным удлинением и остаточным от­носительным сужени­ем шейки образца после разрыва: % ; ,

где — максимальное остаточное удлинение; — первоначальная площадь поперечного сечения образца; площадь наименьшего поперечного сече­ния шейки образца после разрыва.

Расчетная формула при растяжении и сжатии

В результате проведения механических испытаний устанавли­вают предельные напряжения, при которых происходит наруше­ние работы или разрушение деталей конструкции.

Предельным напряжением называют напряжение при которых в материалах возникает опасное состояние ( разрушение или опасная деформация ,т.е. происходит наруше­ние работы или разрушение деталей конструкции ).

Предельным напряжением при статической нагрузке для пластичных материалов является предел текучести, для хрупких — предел прочности. Для обеспечения прочности дета­лей необходимо, чтобы возникающие в них в процессе эксплуатации напряжения были меньше предельных.

Отношение предельного напряжения к напряжению, возника­ющему в процессе работы делали, называют коэффициен­том запаса прочностии обозначают буквой S: ,где .

Очевидно, что недостаточный коэффициент запаса прочности не обеспечит надежности конструкции, а чрезмерный запас прочности приведет к перерасходу материала и утяжелению конструкции. Сечение, для которого коэффициент запаса про­чности наименьший, называется опасным.

Минимально необходимый коэффициент запаса прочности называют допускаемым и обозначают [S]. Допускаемый коэф­фициент запаса прочности зависит от свойств, качества и од­нородности материала, точности представления о нагрузках, действующих па конструкцию, ответственности конструкции и многих других причин. Для пластичных материалов [S] = 1,2…2,5, для хрупких [S ] = 2…5, для древесины [S ] = 8… 12.

Отношение предельною напряжения к допускаемому коэф­фициенту запаса прочности называют допускаемым на­пряжением и обозначают []:

Условие прочности детали конструкции заключается в том, что наибольшее возникающее в ней напряжение (рабочее) не должно превышать допускаемого:

Условие прочности можно записать в ином виде: , т. е. расчетный коэффициент запаса прочности не должен быть меньше допускаемого.

Расчетная формула при растяжении и сжатии имеет вид

и читается следующим образом: нормальное напряжение в опас­ном сечении,вычисленное по формуле,не должно превышать допускаемое.

При расчете конструкций па прочность встречаются три вида задач, различающихся формой использования расчетной формулы:

1. проектный расчет, при котором определяются раз­меры опасного сечения по формуле ;

2. проверочный расчет, при котором определяется рабочее напряжение и сравнивается с допускаемым по формуле . Проверочный расчет выполняем по формуле:

Если брус не догружен на 15 % и перегружен на 5 %, то условие прочности выполняется.

3. определение допускаемой нагрузки ведется по формуле.

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]

• #
• #
• #
• #
• #
• #
• #
• #
• #
• #
• #

Энциклопедия по машиностроению XXL

Влияние нейтронного облучения на диаграмму растяжения стали (фиг. 279, а) показывает резкое повышение предела текучести и удлинения, особенно при повышении его энергии. Нейтронное облучение также резко повышает температуру перехода стали в хрупкое состояние (фиг. 279, б).  [c.469] Исследованиями [4-6] было установлено, что на диаграммах растяжения сталей и сплавов, склонных к деформационному старению, появляются зуб и площ адка текучести.  [c.5]

Отметим, что ярко выраженную площадку текучести имеют только диаграммы растяжения малоуглеродистой стали и некоторых сплавов цветных металлов. На рис. 19.7 показан для сравнения вид диаграмм растяжения сталей с различным содержанием углерода из рисунка видно, что с повышением процента содержания углерода увеличивается прочность стали и уменьшается ее пластичность.  [c.210]

Для определения механических свойств стали подвергают испытанию на растяжение стандартные образцы. Типичная диаграмма растяжения стали Ст. 3 приведена на рис. 1-3, где -предел текучести, -предел прочности (временное сопротивление).  [c.10]

Для сравнения расчетных и экспериментальных нагрузок на оболочки диаграмма растяжения стали (рис. 8.12) аппроксимируется диаграммой идеального жесткопластического тела, причем предел текучести приравнивается значению напряжения, соответствующего относительному удлинению, равному 0,2% (а =  [c.267] Следует отметить, что тела, лишенные свойств упругости (вязкопластическое, пластическое с упрочнением и идеально пластическое), не являются далеко идущими идеализациями реальных тел, так как значения упругих деформаций обычно во много раз меньше пластических. На рис. 116 представлена для сравнения диаграмма растяжения стали вплоть до разрыва. За пределом текучести ее упругая деформация составляет лишь незначительную часть общей деформации.  [c.373]

Диаграммы растяжения при 20° С углеродистых сталей, подвергнутых прокатке с обжатием 26-28% при 20-700° С, получаются монотонными, без зуба текучести и без зубчатости на всем протяжении. Площадка текучести на диаграммах растяжения сталей Ю и 40 появляется после. прокатки при 550  [c.275]

Диаграмма растяжения стали Ст. 3  [c.24]

При растяжении образца на машинах регистрируют нагрузку на образец и его удлинение А1. По полученным данным строят диаграмму растяжения образца, представляющую кривую Р = = / (А1). Такая диаграмма для образца из малоуглеродистой стали показана на рис, 92, в, Большинство современных испыта-  [c.132]

Диаграмма растяжения образца из малоуглеродистой стали (рис. 92, а) характеризуется следующими четырьмя отличительными участками.  [c.133]

Заметим еще, что площадка текучести есть у сравнительно немногих металлов — малоуглеродистой стали, латуни и некоторых отожженных марганцовистых и алюминиевых бронз. Большинству же металлов свойственен постепенный переход в пластическую область. Для сравнения на рис. 106 изображены диаграммы растяжения нескольких металлов кривая 1 — бронзы (а = 2470 кгс/см , б = 36%) 2 — углеродистой стали = 3580 кгс/см , б = 38%)  [c.100]

На рис. 11.8 приведена в координатах в, а, диаграмма растяжения образца из малоуглеродистой стали. Как видно, вначале на участке ОА до некоторого напряжения называемого  [c.32]

Как было отмечено выше, диаграммы растяжения для многих марок стали, а также сплавов цветных металлов не имеют площадки текучести. Характерный вид диаграммы растяжения для подобных материалов показан на рис. 11.10.  [c.34]

Типичная диаграмма сжатия пластичного материала (малоуглеродистая сталь) показана на рис. 11.18, а. Вначале диаграмма имеет вид, аналогичный диаграмме растяжения. Дальше кривая идет круто вверх из-за увеличения площади сечения образца и упрочнения материала. Разрушения при этом не получается. Образец просто сплющивается (рис. 11.18, б), и опыт приходится прекращать. В результате испытания определяют предел текучести при сжатии. Для пластичных материалов пределы текучести при растяжении и сжатии практически одинаковы, но площадка текучести при сжатии выявлена значительно меньше, чем при растяжении.  [c.42]

При испытании некоторых пластических материалов (среднеуглеродистая сталь, медь, алюминий) на диаграмме растяжения не образуется ясно выраженной стадии текучести (рис. 2.23). Для таких материалов вводится условный предел текучести, равный напряжению, при котором продольная деформация образца в — =0,002, т. е. 0,2%. Условный предел текучести обозначается Оо.г-  [c.169]

Диаграмма растяжения стали. Рассмотрим диаграмму растяжения малоуглеродистой стали марки ВСтЗ, обладающей хорошо выраженными пластическими свойствами и широко применяемой в строительстве. Если испытывать образцы разных размеров, то получим различные диаграммы Р=/(А/)-Для определения обобщенных механических характеристик материала диаграммы строят в координатах напряжение — деформация с =/ (е), которые определяются по формулам  [c.56]

Для стали Ср = 1,36, а значение а берется из действительной диаграммы растяжения стали (см. рис. 32) при деформации е = = 122% (с учетом предела упрочнения стали). Для серых чугунов Ср = 1,25 и ст = Стсж (где Стсж — предел прочности при сжатии образцов с высотой, равной диаметру).  [c.58]

Об охрупчивании стали можно также судить по виду диаграммы растяжения. Известно, что у охрупченных сталей площадка текучести не обнаруживается. На рис. 38 показан вид диаграмм растяжения стали после травления в 10%-ной Н2504, разное время. Видно, что на кривой 2 площадка текучести отсутствует, когда сталь испытывает наиболее сильное охрупчивание после травления в течение 10 мин.  [c.89]

Диаграммы растяжения. Для испытаний на растяжение применяют разрывные машины, позволяющие в процессе испытания определять усилия и соответствующие им деформации образца. По зтим данным строят первичную диаграмму растяжения, в которой по оси ординат откладывают усилия, а по оси абсцисс — соответствующие им удлинения. Диаграмма растяжения может быть получена и автоматически при помощи специальных диаграммных аппаратов. Характер диаграммы растяжения зависит от свойств испытуемого материала. Типичный вид такой диаграммы для малоуглеродистой стали изображен на рис. 100.  [c.92]

Склонность к циклическому упрочнению свойственна тем сталям, которые хорошо отожжены (горячекаганные малоуглеродистые стали) или высоко отпущены после закалки и имеют диаграмму растяжения (рис. 5.2), характеризуемую большой равномерной деформацией (1 /в > 0,5 )/к) и большой протяженностью стадии деформационного упрочнения.  [c.388]

Сопротивление материалов Издание 6 (1979) — [ c.29 , c.31 ]

3.2 Диаграмма растяжения низкоуглеродистой стали

3.2 Диаграмма растяжения низкоуглеродистой стали

На рис. 14 изображена диаграмма растяжения низкоуглеродистой стали, записанная с помощью специального устройства на испытательной машине.

В начальной стадии нагружения до некоторой точки А диаграмма растяжения представляет собой наклонную прямую, что указывает на пропорциональность между нагрузкой и деформацией — справедливость закона Гука. Нагрузка, при которой эта пропорциональность еще не нарушается, на диаграмме обозначена через Fпци используется для вычисления предела пропорциональности:

(3.1)

где А0 — площадь поперечного сечения образца до испытания.

Пределом пропорциональности называется наибольшее напряжение, до которого существует прямо пропор­циональная зависимость между нагрузкой, и деформацией. Для Ст3 предел пропорциональности приблизительно равен МПа.

Зона ОА называется зоной упругости. Здесь возникают только упругие, очень незначительные деформации. Данные, характеризующие эту зону, позволяют определить значение модуля упругости Е.

После достижения предела пропорциональности де­формация начинает расти быстрее, чем нагрузка, я диа­грамма становится криволинейной. На этом участке в не­посредственной близости от точки А находится точка В, соответствующая пределу упругости.

Рекомендуемые файлы

В баллоне с метаном первоначальное давление составляло 320 кПа. При той же температуре повысили давление в баллоне до 5000 кПа. Во сколько раз изменится плотность метана?

30 апреля 2017 в 20:38

5.322

12 июля 2020 в 01:58

Из открытого резервуара, в котором поддерживается постоянный уровень, по стальному трубопроводу (эквивалентная шероховатость Δ = 0,1 мм), состоящему из труб различного диаметров d1 = 32 мм, d2 = 50 мм, d3 = 32 мм и различной длинны L1 = 5 м, L2 = 8 м

27 января 2017 в 22:09

Трубопровод с расходом жидкости Q = 0,32 л/с в точке M разветвляется на два трубопровода: 1-й размерами l1 = 1,0 м, d1 = 10 мм; 2-й размерами l2 = 2,0 м, d2 = 8 мм. В точке N эти трубопроводы смыкаются. Во 2-м трубопроводе установлен фильтр Ф, сопрот

12 февраля 2018 в 20:10

Сколько килограммов свинца можно нагреть от температуры 15 ℃ до температуры его плавления t = 327 ℃ посредством удара молота массой в 200 кг при падении его с высоты 2 м, если считать, что вся энергия падения молота, превращается в тепло, которое цел

04 февраля 2019 в 16:35

FREE

532

18 августа 2013 в 19:45

Пределом упругости называется максимальное на­пряжение, при котором в материале не обнаруживается признаков пластической (остаточной) деформации.

Предел упругости существует независимо от закона прямой пропорциональности. Он характеризует начало перехода от упругой деформации к пластической.

У большинства металлов значения предела пропорци­ональности и предела упругости незначительно отлича­ются друг, от друга. Поэтому обычно считают, что они практически совпадают. Для стали СтЗ МПа.

При дальнейшем нагружении криволинейная часть диаграммы переходит в почти горизонтальный участок CD — площадку текучести. Здесь деформации растут практически без увеличения нагрузки. Нагрузка Fт, соот­ветствующая точке D, используется при определении фи­зического предела текучести:

(3.2)

Физическим пределом текучести называется на­именьшее напряжение, при котором образец деформиру­ется без заметного увеличения растягивающей нагрузки.

Предел текучести является одной из основных механических характеристик прочности металлов. Для стали Ст3 МПа.

Зона BD называется зоной общей текучести. В этой зоне значительно развиваются пластические деформации. При этом у образца повышается температура, изменяются электропроводность и магнитные свойства.

Диаграмма после зоны текучести снова становится кри­волинейной. Образец приобретает способность восприни­мать возрастающее усилие до значения Fmax — точка E на диаграмме. Усилие Fmax используется для вычисления временного сопротивления:

(3.3)

Напряжение, соответствующее наибольшей нагрузке, предшествующей разрушению образца, называется временным сопротивлением.

Для стали марки Ст3 временное сопротивление МПа.

Зона DE называется зоной упрочнения. Здесь удлине­ние образца происходит равномерно по всей его длине, первоначальная цилиндрическая форма образца сохраня­ется, а поперечные сечения изменяются незначительно и также равномерно.

При максимальном усилии или несколько меньшем его на образце в наиболее слабом месте возникает локальное уменьшение поперечного сечения — шейка (а иногда и две). Дальнейшая деформация происходит в этой зове образца. Сечение в середине шейки продолжа­ет быстро уменьшаться, но напряжения в этом сечении все время растут, хотя растягивающее усилие и убывает. Вне области шейки напряжения уменьшаются, и поэтому удлинение остальной, части образца не происходит. Нако­нец, в точке К образец разрушается. Сила, соответст­вующая точке К, называется разрушающей Fк, а напря­жения — истинным сопротивлением разрыву (истинным пределом прочности), которые равны:

, (3.4)

где Ак — площадь поперечного сечения в месте разрыва.

Зона ЕК называется зоной местной текучести, Истин­ные напряжения в момент разрыва (в шейке) в образце из стали Ст3 достигают 900… 1000 МПа.

Интересен механизм разрушения образца из низкоуглеродистой стали. Образец разрушается, как правило, с образованием «чашечки» на одной его части и «кону­са» — на другой. Этот излом называют чашечным или изломом «чашечка — конус».

Помимо указанных характеристик прочности, после разрушения образца определяют характеристики пластичности.

В лекции «3.1. Общие положения методики оценки инженерной обстановки» также много полезной информации.

Относительное удлинение после разрыва (%) — это отношение приращения расчетной длины образца после разрыва к ее первоначальному значению, вычисляемое по формуле:

. (3.5)

Заметим, что относительное удлинение после разрыва зависит от отношения расчетной длины образца к его диаметру. С увеличением этого отношения значение уменьшается, так как зона шейки (зона местной пласти­ческой деформации) у длинных образцов занимает от­носительно меньше места, чем в коротких образцах. Кро­ме того, относительное удлинение зависит и от места расположения шейки (разрыва) на расчетной длине об­разца. При возникновении шейки в средней части образца местные деформации в области шейки могут свободно развиваться и относительное удлинение будет больше, чем в случае, когда шейка возникает ближе к головке образца, тогда местные деформации будут стеснены.

Другой характеристикой пластичности является от­носительное сужение после разрыва (%), представля­ющее собой отношение уменьшения площади попереч­ного сечения образца в месте разрыва к начальной пло­щади поперечного сечения образца:

. (3.6)

Для стали марки Ст3 характеристики пластичности следующие: (при испытании коротких образ­цов); .