Предел прочности и разрушение

Релаксация напряжения

С явлением ползучести тесно связано явление релаксации напряжения. Если образец растянуть до некоторой длины (т.е. создать деформацию) и закрепить его в этом положении с помощью динамометров, то с течением времени показания динамометров (пропорциональные механическому напряжению) будут уменьшаться. Происходит явление релаксации (уменьшения, расслабления) напряжения, связанное со взаимными перемещениями макромолекул.

Релаксация напряжения - процесс уменьшения механического напряжения в образце при постоянной относительной деформации.

Изменение напряжения в образце со временем показано на рис. 6.10.

Рис. 6.10. Релаксация напряжения: ε = const; σ = f(t)

Прочность - способность тел выдерживать без разрушения приложенную к ним нагрузку.

Прочность обычно характеризуют величиной предельного напряжения, вызывающего разрушение тела при данном способе деформирования.

Предел прочности - это максимальное напряжение, при котором образец еще не разрушается.

Предел прочности зависит как от строения вещества, так и от способа деформирования. Например, для бедренной кости человека предел прочности на сжатие равен 170 МПа, на растяжение - 124 МПа.

Определяют предел прочности путем постепенного увеличения механического напряжения вплоть до разрушения.

В табл. 6.2 представлены значения предела прочности некоторых тканей при сжатии.

Разрушение - макроскопическое нарушение сплошности тела (материала) в результате механических или каких-либо иных воздействий.

В процессе разрушения тела можно выделить две стадии: начальную - развитие пор, трещин, и конечную - разделение тела на две части и более.

В зависимости от того, как протекают эти стадии, различают пластическое (вязкое) и хрупкое разрушения.

Вязкое разрушение

При этом виде разрушения после завершения упругой и пластической деформаций начинаются необратимые изменения размеров и формы тела, обусловленные зарождением и развитием трещин в наиболее слабом месте. Скорость протекания процесса вязкого разрушения обычно невелика, а сам процесс можно замедлить (остановить), снизив приложенную нагрузку. Когда величина относительного растяжения достигает некоторого критического значения, происходит разрушение (разрыв) стержня.

Хрупкое разрушение

Это разрушение начинается практически сразу после завершения упругой деформации (прямолинейный участок) и характеризуется высокой скоростью протекания процесса. Зародившаяся трещина довольно быстро достигает критического размера, после чего происходит ее стремительное самопроизвольное распространение, завершающееся разрушением.

Основными факторами, определяющими характер процесса разрушения, являются:

• свойства материала и состояние вещества (структура вещества, температура, влажность и т.п.);

• свойства объекта (конструкционные особенности, размеры, форма, качество поверхности);

• динамика силового воздействия (скорость нагружения);

• направление механического воздействия.

Дата добавления: 2014-11-16