+3 8(066) 185-39-18
f0,005; 0,03 % )
(3.2)
Дiлянка 2-3 вказує на явище текучостi матерiалу (збiльшення деформацiї вiдбувається при майже сталому навантаженнi). Для деяких матерiалiв дiлянка 2-3 має вигляд так званого зуба текучостi, (див.рис.3.2) який не беруть до уваги . Точка 3 відповідає границі текучості матеріалу.
Границя текучостi - така найбiльша нормальна напруга, при якiй зростання деформацiї вiдбувається без зростання навантаження
(3.3)
Дiлянка 3-4 вiдповiдає “самозмiцненню” матерiалу. Явище самозмiцнення пояснюють так званим "внутрiшнiм тертям", тобто в цей перiод випробовування iз твердого розчину фериту видiляються новi мiкрочастинки, що гальмують зсуви в напрямі лiнiй "Чернова-Людерса" (пiд кутом 450 до напряму дії сили).В районi точки 4 на зразку з’являється "шийка" (місцеве звуження).
Границя мiцностi - така найбiльша нормальна напруга, яку витримує зразок до руйнування
(3.4)
Дiлянка 4-5 вiдповiдає рiзкому мiсцевому звуженню зразка i в момент випробовування, що відповідає точці
5, вiдбувається вiдрив однiєї частини зразка вiд iншої.
Характеристики називаються механiчними характеристиками мiцностi матерiалу.
Дiлянки дiаграми 2-3,3-4,4-5 вiдповiдають пружно-пластичному деформуванню матерiалу, коли має мiсце i
пружна , i пластична деформацiї.
Доведемо процес випробування до точки А i зупинимо його (див.рис. 3.2).
Тодi
(3.5)
Процес розвантаження з точки А вiдбувається по лiнiї АВ. При повторному навантаженнi iз точки В, дiаграма буде мати вигляд В-А-4-5.
Таким чином, при повторному навантаженнi штучно пiдвищується границя пропорцiйностi матерiалу i це явище називають наклепом. Явище наклепу застосовують, наприклад, для змiцнення поверхнi деяких виробiв. Наклеп усувають відпалом.
Крiм характеристик мiцностi iз дiаграми одержують також характеристики пластичностi. При цьому всi
матерiали умовно подiляють на крихкi, напiвкрихкi i пластичнi.
Крихкі - такi матерiали, пластичнi деформацiї яких перед руйнуванням не перевищують пружних.
Якщо пластичнi деформацiї при руйнуваннi незначно перевищують пружні, то такi матерiали називають
напівкрихкими.
Пластичні - матерiали, руйнування яких вiдбувається при значних пластичних деформацiях.
Характеристиками пластичностi є: відносне подовження в момент руйнування
100%,(3.6)
та відносне звуження в момент руйнування
100%.(3.7)
Вказані характеристики міцності та пластичності властивi для природних i штучних матерiалів.
Дiаграму розтягу можна зображувати у вiдносних величинах і . При цьому одержуємо умовну (суцільна лінія) або iстину (пунктирна лінія) дiаграми (рис.3.2).
Рис.3.3
Умовна дiаграма дещо недооцiнює матерiалу, тому, що при їх визначеннi використовують величину ( - площа поперечного перерізу зразка до деформації ).
При деформуваннi зразка виконується певна робота. Якщо знехтувати розсiюванням енергiї, то при пружному деформуваннi робота повнiстю переходить в потенцiальну енергiю пружних деформацiй.
В межах пружностi(рис.3.3) така робота є еквівалентною заштрихованій площі
(3.8)
де питома потенцiальна енергiя пружних деформацiй.
Повна робота , яку витрачено на руйнування є еквiвалентною площi пiд дiаграмою розтягу (рис.3.2)
(3.9)
де - коефiцiєнт повноти дiаграми (для сталi Ст-3, наприклад, 0,8); - повна деформація зразка в момент руйнування.
Крiм випробовувань на розтяг виконують також випробовування на стиск, отримуючи дiаграми стиску.При випробовуванні на стиск також використовують стандартні зразки (для металів циліндричні, а для неметалів кубики). Згідно із стандартом: для металiв висота i діаметр цилiндра до 20мм; для дерева кубики розмiром 30
50 мм; для цементу кубики розмiром70 мм, а бетону - 200 300 мм.
При стиску пластичних матерiалiв можна отримати такi самi характеристики, як i при розтязi. При цьому текучiсть проявляється в меншiй мiрi, або вiдсутня.
На дiаграмах стиску крихких матерiалiв вiдсутня дiлянка 0-1 (матеріал не підкоряється законові Гука).
Стиск анiзотропних матерiалiв необхiдно проводити в рiзних напрямках. Для дерева, наприклад, вздовж i поперек волокон. При цьому мiцнiсть дерева при стиску вздовж волокон значно перевищує мiцнiсть при стиску поперек волокон.
Пiсля наклепу розтягом границi пропорцiйностi i текучостi при стиску зменшуються. Явище називається
ефектом Баушингера.
Про механiчнi характеристики полiмерних матерiалiв
Головною складовою таких матерiалiв є синтетичнi смоли або полiмери. Крiм того, до складу бiльшостi з них входять пластифiкатори та наповнювачi. Механiчнi властивостi таких матерiалiв в значнiй мiрi залежать вiд наповнювачiв. Всi полiмернi матерiали дiлять на три групи: низької , середньої та високої мiцностi.
Текстолiт, наприклад, має середню мiцнiсть ( 80300МПа).
Високу мiцнiсть має СВАМ (скловолокнистий анiзотропний матерiал). Границя мiцностi останнього
500МПа.
3.5. Вплив рiзноманiтних факторiв на механiчнi характеристики матерiалiв
На механічні характеристики впливають різні фактори.
1. Масштабний фактор.
Iз збiльшенням розмiрiв конструкційного елемента зменшуються характеристики мiцностi (особливо для крихких матерiалiв). Найбiльший вплив цей фактор має при повторно-змiнних навантаженнях.
2. Фактор часу.
З цим фактором пов’язують пiдвищення механiчних характеристик мiцностi матерiалу, витриманого певний час (3 - 4 доби) пiсля наклепу. В технiцi це явище називається старінням матерiалу. Фiзична природа старіння в даний час точно невiдома.
З фактором часу пов’язане явище так званої пiслядiї, що виникає в зонi пружних i пластичних деформацiй.Велике значення має пiслядiя в зонi пластичних деформацiй. Тут вона проявляється