Диаграммы растяжения для пластичных и хрупких материалов

Лекция 6

В предыдущих параграфах рассмотрена физическая картина явлений при растяжении образцов из пластичного материала типа малоуглеродистой стали. Для других видов материалов, дающих при растяжении пластическую деформацию, получаются диаграммы напряжений примерно того же вида, что и на рис.16.Некоторые сорта стали (специальные), медь, бронза не имеют площадки текучести. Прямая часть диаграммы переходит непосредственно в криволинейную. Для примера диаграммы напряжений литой стали (а), бронзы (б), никелевой стали (в) и марганцовистой стали (г) показаны на рис. 20.

Для материала, диаграмма растяжения которого не имеет площадки текучести, за величину предела текучести условно принято считать напряжение, при котором остаточное относительное удлинение образца достигает примерно такой же величины, как при наличии ясно выраженной площадки текучести. За эту величину остаточного относительного удлинения принимают обычно 0,2%.

Хрупкие материалы характеризуются тем, что разрушение происходит уже при небольших деформациях. При растяжении образца из такого типично хрупкого материала, как чугун, мы до самого момента разрыва наблюдаем лишь незначительные деформации; разрушение происходит внезапно; относительное удлинение и относительное сужение после разрыва оказываются очень малыми. Диаграмма напряжений при растяжении для чугуна дана на рис.21. Обращаем внимание на то, что по сравнению с диаграммами рис.20 горизонтальный масштаб диаграммы рис.21 увеличен примерно в 40 раз, а вертикальный — примерно в 6 раз.

Как правило, хрупкие материалы плохо сопротивляются растяжению; их предел прочности на разрыв оказывается малым по сравнению с пределом прочности пластичных материалов.

Зависимость деформаций от напряжений при растяжении хрупких материалов обычно плохо изображается законом Гука; на диаграмме вместо прямолинейного участка мы уже при низких напряжениях получаем слегка искривленную линию, т. е. не наблюдается строго линейной пропорциональности между силой или напряжением и соответствующей деформацией.

Таким образом, модуль упругости Е, равный (§ 11) тангенсу угла наклона относительно оси абсцисс касательной к диаграмме напря­жений, собственно говоря, нельзя считать для таких материалов постоянной величиной; он меняется в зависимости от величины того напряжения, для которого мы вычисляем деформацию. Чем эти напряжения больше, тем модуль меньше или больше, в зависимости оттого, куда направлена выпуклость кривой диаграммы — вверх или вниз.

Однако в пределах тех напряжений, при которых материал обычно работает в сооружениях, наблюдающиеся отклонения от закона Гука незначительны. Поэтому при практических расчетах заменяют криволинейную часть диаграммы соответствующей хордой (рис. 22) и считают модуль Е постоянным. Это тем более допустимо, что механические характеристики хрупких материалов изменяются для отдельных образцов в более широких пределах, чем характеристики пластичных материалов; поэтому нет смысла пользоваться более точными выражениями зависимости между напряжениями и деформациями

Дата добавления: 2014-01-20