Основные характеристики. Механические характеристики материалов

Механические характеристики материалов

В соответствии с диаграммой растяжения вводят следующие основные характеристики материала.

1. Отношение растягивающего усилия в точке А к первоначальной площади поперечного сечения стержня:

(2.3.9)

называется пределом пропорциональности.

До предела пропорциональности сохраняет силу закон Гука.

2. Отношение растягивающего усилия в точке В к первоначальной площади поперечного сечения стержня:

(2.3.10)

называется пределом упругости.

Предел упругости – такое напряжение, при котором величина относительной остаточной деформации не превышает 0,005%, то есть предел упругости соответствует такому наибольшему напряжению, до которого материал сохраняет свои упругие свойства.

Для многих материалов разница между пределом пропорциональности и пределом упругости очень мала.

3. Отношение растягивающего усилия в точке С к первоначальной площади поперечного сечения стержня:

(2.3.11)

называется пределом текучести.

Предел текучести – такое напряжение, при котором происходит рост деформации без увеличения нагрузки.

Для ряда материалов, не имеющих на диаграмме выраженной площадки текучести, вводят понятие условного предела текучести, под которым подразумевают напряжение, вызывающее остаточную деформацию, равную 0,2%.

4. Отношение наибольшей нагрузки к первоначальной площади поперечного сечения стержня:

(2.3.12)

называется пределом прочности, или временным сопротивлением.

Предел прочности обозначают:

— при растяжении σ_в.р,

— при сжатии σ_в.с.

Предел прочности соответствует максимальному напряжению, возникающему в образце до его разрушения.

Диаграммой растяжения можно воспользоваться для определения модуля упругости E. На диаграмме растяжения (рис. 2.3.4) прямолинейный участок, соответствующий закону Гука, наклонен под углом a к горизонтальной оси. Отметим текущее напряжение σ и соответствующее ему относительное удлинение e. Тогда тангенс угла наклона участка OA:

(2.3.13)

Исходя из соотношения, выражающего закон Гука, получим:

(2.3.14)

Сопоставление этих формул позволяет сделать вывод о том, что:

E=tga (2.3.15)

Следовательно, модуль упругости материала численно равен тангенсу угла наклона к горизонтали прямолинейного участка OA диаграммы растяжения.

За характеристику прочности хрупких материалов, как и в случае растяжения, принимается временное сопротивление.

Подставив в формулу (2.3.8) значение величин e и s из формул (2.3.7) и (2.3.3), получим:

(2.3.16)

то есть абсолютное удлинение (укорочение) стержня при растяжении (сжатии) прямо пропорционально растягивающей (сжимающей) силе, первоначальной длине стержня и обратно пропорционально модулю упругости E и площади поперечного сечения A.

Произведение EA называют жесткостью поперечного сечения при растяжении (сжатии). Для ступенчатых стержней (рис. 2.3.7) полное изменение длины бруса определяется как алгебраическая сумма деформаций его отдельных частей, в пределах которых E, Fn и А постоянны:

Дата добавления: 2014-01-11