А б в г д

Механическими свойствами материалов называют свойства, которые выявляются испытаниями при воздействии внешних нагрузок. В результате таких испытаний определяют количественные характеристики механических свойств. Эти характеристики необходимы для выбора материалов и режимов их технологической обработки, расчетов на прочность деталей и конструкций, контроля и диагностики их прочностного состояния в процессе эксплуатации.

СВОЙСТВА МЕТАЛЛОВ И СПЛАВОВ

Свойства материала деталей могут во многом определять свой­ства производимых изделий. При выборе материала для конструк­ции исходят из комплекса свойств, кото­рые подразделяют на механические, физи­ко-химические, технологические и экс­плуатационные.

Основными признаками, позволяющими классифицировать виды механических испытаний, являются:

• способ нагружения (растяжение (рис.17,а), сжатие (рис.17.б), изгиб (рис.17.в), кручение (рис.17.г), срез (рис.17.д), циклическое нагружение (рис.18) и др.);

• скорость нагружения (статическая, динамическая);

• протяженность процесса испытания во времени (кратковременная, длительная).

К основным механиче­ским свойствам относят прочность, пла­стичность, ударную вязкость, твердость, усталостную прочность, ползучесть

Рис. 17. Основные виды нагружения:

а — растяжением; б — сжатием; в — изгибом; г — кручением; д — срезом

а б в

Рис.18 Схемы циклического нагружения:

а – растяжением, б- сжатием, в- знакопеременным нагружением

Под воздействием внешних нагрузок в материале конструкции возникают внутренние силы, которые могут быть выражены через внешние нагрузки. Внутренние силы, приходя­щиеся на единицу площади поперечного сечения тела, называют напряжениями. Введение понятия на­пряжений позволяет проводить расче­ты на прочность конструкций и их элементов.

Таким образом, внешняя нагрузка вызывает в твердом теле напряжение и деформацию. Напря­жение - это сила, отнесенная к площади поперечного сечения, МПа:

s = PIF,

где Р - сила, МН; F - площадь поперечно­го сечения, м².

Деформация - это изменение формы и размеров тела под влиянием воздействия внешних сил или в результате процессов, возникающих в самом теле (например, усадки и т.п.). Де­формация может быть упругая (исчезаю­щая после снятия нагрузки) и пластиче­ская (остающаяся после снятия нагрузки). При увеличении нагрузки упругая дефор­мация переходит в пластическую; при дальнейшем повышении нагрузки проис­ходит разрушение тела.

1). Прочность - это способность твердо­го тела сопротивляться деформации или разрушению под действием статических или динамических нагрузок. Прочность определяют с помощью специальных ме­ханических испытаний образцов, изготов­ленных из исследуемого материала.

Для определения прочности при стати­ческих нагрузках образцы испытывают на растяжение, сжатие, изгиб и кручение. Испытания на растяжение обязательны (ГОСТ 1497-73), так как позволяют получить достаточно полную ин­формацию о механических свойствах материала. Для этого применяют спе­циальные образцы, имеющие в поперечном сечении форму круга (цилиндри­ческие образцы) или прямоугольника (плоские образцы). На рис. 19 пред­ставлена схема цилиндрического образца на различных стадиях растяжения.

Перед испытанием образец закрепляют в вертикальном положении в за­хватах испытательной машины. На рис. 20 представлена принципиальная схема типичной испытательной машины, основными элементами которой являются: приводной нагружающий механизм, обеспечивающий плавное нагружение образца вплоть до его разрыва; силоизмерительное устройство для измерения силы сопротивления образца растяжению; механизм для автома­тической записи диаграммы растяжения.

В процессе испытания диаграммный механизм непрерывно регистриру­ет так называемую первичную (машинную) диаграмму растяжения в коорди­натах нагрузка (Р) —абсолютное удлинение образца (rl) (рис. 21). На диа­грамме растяжения пластичных металлических материалов можно выделить три характерных участка: участок ОА — прямолинейный, соответствующий упругой деформации; участок АВ — криволинейный, соответствующий упругопластической деформации при возрастании нагрузки; участок ВС — также криволинейный, соответствующий упругопластической деформации при снижении нагрузки. В точке С происходит окончательное разрушение образца с разделением его на две части. В области упругой деформа­ции (участок ОА) зависимость между

Дата добавления: 2014-01-05