Деформация

Модуль упругости

Закон Гука

Для большинства испытаний на растяжение материалов на начальной стадии испытания отношение между прилагаемой силой или нагрузкой и удлинением образца - линейное. В пределах данной линейной области прямая подчиняется Закону Гука, согласно которому существует постоянное отношение между напряжением и деформацией, или . E - наклон прямой на данном участке, где напряжение (σ) пропорционально деформации (ε) и называется "модулем упругости" или "модулем Юнга".

Модуль упругости это мера жесткости материала, однако, она действует только на линейном участке кривой. Если образец подвергается нагрузке на линейном участке, то материал вернется в исходную форму при прекращении действия нагрузки. В точке отклонения кривой от прямой закон Гука больше не применяется, и образец подвергается остаточной деформации. Эта точка называется "пределом упругости или пределом пропорциональности". Начиная с этой точки при проведении испытания на растяжение материал подвергается пластической деформации при любом дальнейшем увеличении нагрузки или напряжения. Он не возвращается в исходную форму после прекращения действия нагрузки.

Вы также можете определить степень растяжения или удлинение образца при проведении испытания на растяжение. Либо путем абсолютного измерения изменения длины образца, либо путем относительного измерения -;"деформации". Деформация сама может быть "условной" и "истинной". Определение условной деформации - самый простой и широко распространенный способ. Это отношение изменения длины к начальной длине, . Истинная деформация отчасти похожа на условную, но основывается на "мгновенной" длине образца по мере проведения испытания, , где L_i - "мгновенная" длина, а L₀ - начальная длина.

Сталь по своим прочностным свойствам условно подразделяется на три группы:

- обычная (Ơу в пределах 29 кН/см);
- повышенной прочности (Ơ у в переделах 29-40 кН/см);
- высокопрочная (Ơ у свыше 40 кН/см).

Повышение прочности сталей достигается термической обработкой и легированием.

12. Виды кривых растяжения. Аппроксимация кривых растяжения по методу Людвика.

КРИВЫЕ РАСТЯЖЕНИЯ - это элементы принципиальной диаграммы растяжения различных по свойтвам полимерных материалов.
Анализируя кривую можно увидеть, что полимер в процессе нагружения сначала демонстрирует упругие свойства, когда напряжение пропорционально относительной деформации,т.е. соблюдается закон Гука. При дальнейшем росте деформации в ней кроме упругой проявляется пластическая состовляющая, вызывающая графическое искажение.

Растяжение. Соотношение между напряжением и деформацией для материалов часто исследуют, проводя испытания на растяжение, и при этом получают диаграмму растяжения - график, по горизонтальной оси которого откладывается деформация, а по вертикальной - напряжение (рис. 1). Хотя при растяжении поперечное сечение образца уменьшается (а длина увеличивается), напряжение обычно вычисляют, относя силу к исходной площади поперечного сечения, а не к уменьшенной, которая давала бы истинное напряжение. При малых деформациях это не имеет особого значения, но при больших может приводить к заметной разнице. На рис. 1 представлены кривые деформация - напряжение для двух материалов с неодинаковой пластичностью. (Пластичность - это способность материала удлиняться без разрушения, но и без возврата к первоначальной форме после снятия нагрузки.) Начальный линейный участок как той, так и другой кривой заканчивается в точке предела текучести, где начинается пластическое течение. Для менее пластичного материала высшая точка диаграммы, его предел прочности на растяжение, соответствует разрушению. Для более пластичного материала предел прочности на растяжение достигается тогда, когда скорость уменьшения поперечного сечения при деформировании становится больше скорости деформационного упрочнения. На этой стадии в ходе испытания начинается образование «шейки» (локальное ускоренное уменьшение поперечного сечения). Хотя способность образца выдерживать нагрузку уменьшается, материал в шейке продолжает упрочняться. Испытание заканчивается разрывом шейки.

Методы апроксимизации кривых растяжения. Метод Людвика

n- степенной показатель деформированного упрочнения.

ного упрочнения.

13. Высокотемпературные испытания. Явление ползучести.

Высокотемпературные испытания служат для оценки характеристик жаропрочности металлов и сплавов – их способности работать под напряжением в условиях повышенных температур без заметной остаточной деформации и разрушения.

Жаропрочность, это способность металлов работать под напряжением при повышенных температурах без заметной остаточной деформации и разрушения.

Для оценки характеристик жаропрочности металлов и сплавов в основном используют испытания на ползучесть и длительную прочность.

Длительная прочность является характеристикой сопротивления разрушению при длительном действии статической нагрузки и высокой температуры. Характеристикой длительной прочности является предел длительной прочности – величина напряжения, которое вызывает разрушение образца при данной температуре через определенный промежуток времени.

Явление непрерывной деформации под действием постоянного напряжения называется ползучестью.

. Наиболее известны 4 вида ползучести: высокотемпературная ползучесть (ползучесть Андраде), диффузионная ползучесть, низкотемпературная ползучесть (логарифмическая ползучесть), неупругая ползучесть (обратимая ползучесть).

Основное отличие высокотемпературной ползучести от низкотемпературной заключается в более полном протекании возврата, который обеспечивается здесь переползанием дислокаций.

Предел ползучести – это наибольшее условное растягивающее напряжение, при котором скорость или деформация ползучести за определенное время достигают заданной величины.

Схема определения пределов ползучести:

Предел длительной прочности – условное наибольшее напряжение, под действием

которого материал при данной температуре разрушается через заданный промежуток времени.

Особенности высокотемпературного нагружения

1.Меняется механизм деформации

2.Наблюдается локальное повышение t

3.Наложение колебательных процессов способствующих хрупкому разрушению

4.Повышение скорости деформации

14 Релаксация напряжений и методы ее оценки

Релаксацией называют самопроизвольное уменьшение напряжений в материале при

неизменном значении величины его общей деформации.

1. Низкотемпературная релаксация - при температурах ниже температуры возврата (для чистых металлов ниже 0,25).

2. Среднетемпературная релаксация наблюдается в области температур [(0,25-0,5)], при которых активно развиваются процессы возврата, а ближе к верхнему уровню температур - рекристаллизации.

3. Высокотемпературная релаксация наблюдается при температурах (выше~0,5), при которых активизируются процессы диффузии.

Ε = Еу τ = 0

Е0= Еу+Епл τ > 0

Епл=Еед+Едп+Естр

Епл – пластическая деформация

Еу – упругая деформация

Ед – сдвиговая компонента

Едп – диффузионная ползучесть

Естр – структурная компонента

Δ σ = α lg (1+k τ)

α и k – эмперические коэффициенты не зависящие от времени

Релаксация напряжения вызвана переходной части упругой деформации в пластическую.

Испытания на релаксацию напряжения проводят по схеме растяжения изгиб и кручение.

Сопротивление релаксации - релаксационная стойкость.

Методы изучения релаксации напряжений

·Релаксация при растяжении и сжатии

·Релаксация при изгибе и кручении

·Релаксация в винтовых пружинах

Дата добавления: 2015-07-13