Прочностные характеристики материалов

Упругие и прочностные характеристики материалов - Доктор Лом. Первая помощь при ремонте Поиск по сайту Пользовательский поиск Основное меню Упругие и прочностные характеристики материалов Значение некоторых употребляемых в данной статье понятий и определений приводится. Геометрические характеристики рассматриваемого тела, уравнения равновесия и метод сечений позволяют определить значение напряжений в любой точке рассматриваемого сечения. Между тем сопротивление того или иного материала зависит от множества различных факторов, теоретическое обоснование и учет которых является достаточно сложной задачей. В связи с этим сопротивление различных материалов определяется опытным путем. Диаграммы напряжений На сегодняшний день существует несколько методик испытания образцов материалов. При этом одним из самых простых и показательных являются испытания на растяжение на разрывпозволяющие определить прочностные характеристики материалов пропорциональности, предел текучести, модуль упругости и другие важные характеристики материала. Так как важнейшей характеристикой напряженного состояния материала является деформация, то определение значения деформации при известных размерах образца и действующих на прочностные характеристики материалов нагрузок позволяет установить вышеуказанные характеристики материала. Тут может возникнуть вопрос: почему нельзя просто определить прочностные характеристики материалов материала? Дело в том, что абсолютно упругие материалы, разрушающиеся только после преодоления некоторого предела - сопротивления, существуют только в теории. В реальности большинство материалов обладают как упругими так и пластическими прочностные характеристики материалов, что это за свойства, рассмотрим ниже на примере металлов. Испытания металлов на растяжение проводятся согласно Прочностные характеристики материалов 1497-84. Для этого используются стандартные прочностные характеристики материалов. Методика испытаний выглядит приблизительно так: к образцу прикладывается статическая нагрузка, определяется абсолютное удлинение образца Δl, затем нагрузка увеличивается на некоторое шаговое значение и снова определяется абсолютное прочностные характеристики материалов образца и так далее. На основании полученных данных строится график зависимости удлинений от нагрузки. Этот график называется диаграммой напряжений. Диаграмма напряжений для стального образца. На данной диаграмме мы видим 5 характерных точек: 1. Модули упругости Главными характеристиками упругих свойств материалов являются модуль Юнга Е модуль упругости первого рода, модуль упругости при растяжениимодуль упругости второго рода G модуль упругости при сдвиге и коэффициент Пуассона μ коэффициент поперечной деформации. Модуль Юнга Е показывает отношение нормальных напряжений к относительным деформациям в пределах пропорциональности Модуль Юнга также определяется опытным путем при испытании стандарт­ных образцов на растяжение. Диаграммы напряжений некоторых сплавов металлов Коэффициент Пуассона μ показывает отношение поперечных деформаций к продольным Под воздействием нагрузок не только увеличивается длина образца, но и уменьшается площадь рассматриваемого поперечного сечения. При угловых деформациях рассматриваемое сечение перемещается не линейно, а под некоторым углом - углом сдвига γ к начальному сечению. Ориентировочные значения упругих характеристик некоторых материалов Примечание: Модули упругости являются постоянными величинами, однако технологии изготовления различных строительных материалов меняются и более точные значения модулей упругости следует уточнять по действующим в настоящий момент нормативным документам. Модули упругости бетона зависят от класса бетона и потому здесь не приводятся. Упругие характеристики определяются для различных материалов в пределах упругих деформаций, ограниченных на диаграмме напряжений точкой Между тем на диаграмме напряжений можно выделить еще несколько точек: 2. Иногда предел упругости обозначается соответственно допуску σ 0. Прочностные характеристики материалов этом по всему объему образца происходит частичный разрыв внутренних связей, что и проводит к значительным пластическим деформациям. Материал образца полностью не разрушается, но его начальные геометрические размеры претерпевают необратимые изменения. На отшлифованной поверхности образцов наблюдаются фигуры текучести - линии сдвигов открытые профессором Для различных металлов углы наклона этих линий различны, но находятся в пределах 40-50 о. При прочностные характеристики материалов часть накопленной потенциальной энергии необратимо расходуется на частичный разрыв внутренних связей. При испытании на растяжение принято различать верхний и нижний пределы текучести - соответственно наибольшее и наименьшее из напряжений, при которых возрастает прочностные характеристики материалов остаточная деформация при почти постоянной величине действующей нагрузки. На прочностные характеристики материалов напряжений отмечен нижний предел текучести. Именно этот предел для большинства материалов принимается за нормативное сопротивление материала. Некоторые материалы не имеют выраженной площадки текучести. Для них за прочностные характеристики материалов предел текучести σ 0. При максимальном усилии Р макс начинается полное разрушение внутренних связей материала. При этом пластические деформации концентрируются в одном месте, образуя в образце так называемую шейку. Напряжение при максимальной нагрузке называется пределом прочности или временным сопротивлением материала. Примечание: Для металлов и сплавов значение пределов прочности следует определять согласно нормативных документов. Значение временных сопротивлений для некоторых марок прочностные характеристики материалов можно посмотреть. Ориентировочные пределы прочности временные сопротивления для некоторых пластмасс Таблица 318. Ориентировочные пределы прочности для некоторых волокон Таблица 318. Ориентировочные пределы прочности для некоторых древесных пород 5. Разрушение материала Р р Если посмотреть на диаграмму напряжений, то создается впечатление, что разрушение материала наступает при уменьшении нагрузки. Такое впечатление создается потому, что в результате образования "шейки" значительно изменяется площадь сечения образца в районе "шейки". Если построить диаграмму напряжений для образца из малоуглеродистой стали в зависимости от изменяющейся площади сечения, то будет видно, что напряжения в рассматриваемом сечении увеличиваются до некоторого предела: Рисунок 318. Диаграмма напряжений: 2 - по отношению к начальной площади поперечного сечения, 1 - по отношению к изменяющейся площади сечения в районе шейки. Тем прочностные характеристики материалов менее более правильным является рассмотрение прочностных характеристик материала по отношению к площади первоначального сечения, так как расчетами на прочность изменение первоначальной геометрической прочностные характеристики материалов редко предусматривается. Чем больше значение ψ, тем более ярко выражены пластические свойства материала. Чем прочностные характеристики материалов значение ψ, тем больше хрупкость материала. Если сложить разорванные части образца измерить его удлинение, то выяснится, что оно меньше удлинения на диаграмме на длину отрезка NLтак как после разрыва упругие деформации исчезают прочностные характеристики материалов остаются только пластические. Величина пластической деформации удлинения также является важной характеристикой механических прочностные характеристики материалов материала. За пределами упругости, вплоть до разрушения, полная деформация состоит из упругой и пластической составляющих. Если довести материал до напряжений, превышающих предел текучести на рис. Этот процесс загрузки и разгрузки материала можно повторять несколько раз, при этом прочностные свойства материала будут увеличиваться: Рисунок 318. Диаграмма напряжений при наклепе наклонные прямые соответствуют разгрузкам и повторным загружениям Такое изменение прочностных свойств материала, получаемое путем повторяющихся статических загружений, называется наклепом. Тем не менее при повышении прочности металла путем наклепа уменьшаются его пластические свойства, а хрупкость увеличивается, поэтому полезным как правило считается относительно небольшой наклеп. Работа деформации Прочность материала тем выше, чем больше внутренние силы взаимодействия частиц материала. Поэтому величина сопротивления удлинению, отнесенная к единице объема материала, может служить характеристикой его прочности. В этом случае предел прочности не является исчерпывающей характеристикой прочностных прочностные характеристики материалов данного материала, так как он характеризует только поперечные сечения. При разрыве разрушаются взаимосвязи по всей площади сечения, а при сдвигах, которые происходят при всякой пластической деформации, разрушаются только местные взаимосвязи. При этом надо вычесть работу, определяемую площадью треугольника MNL относящуюся к упругим деформациям. Работа, затрачиваемая на пластические деформации и разрушение образца, является одной из важных характеристик материала, определяющих степень его хрупкости. Деформация сжатия Деформации сжатия подобны деформациям растяжения: сначала происходят упругие деформации, к которым за пределом упругости добавляются пластические. Характер деформации и разрушения при сжатии показан на рис. Испытания на сжатие менее удобны для определения механических свойств пластических материалов из-за трудности фиксирования момента разрушения. Методы механических испытаний металлов регламентируются ГОСТ 25. При испытании на сжатие формы образца и его размеры могут быть различными. Ориентировочные значения пределов прочности для различных материалов приведены в таблицах 318. Если материал находится под нагрузкой при постоянном напряжении, то к практически мгновенной упругой деформации постепенно прибавляется добавочная упругая деформация. При полном снятии нагрузки упругая деформация уменьшается пропорционально уменьшающимся напряжениям, а добавочная упругая деформация исчезает прочностные характеристики материалов. Образовавшаяся добавочная упругая деформация при постоянном напряжении, которая исчезает не сразу после разгрузки, называется упругим последействием. Влияние температуры на изменение механических свойств прочностные характеристики материалов Твердое состояние - не единственное агрегатное состояние вещества. Твердые тела существуют только в определенном интервале температур и давлений. Повышение температуры приводит к фазовому переходу из твердого состояния в жидкое, а сам процесс перехода называется плавлением. Температуры плавления, как и другие физические характеристики материалов, зависят от множества факторов и также определяются опытным путем. Температуры плавления некоторых веществ Примечание: В таблице приведены температуры плавления при атмосферном давлении кроме гелия. Упругие и прочностные характеристики материалов, приведенные в таблицах 318. При изменении температуры изменяется потенциальная энергия тела, а значит, изменяется и значение внутренних сил прочностные характеристики материалов. Поэтому механические свойства материалов зависят не только от абсолютной величины температуры, но и от продолжительности ее действия. Для большинства прочностные характеристики материалов при нагреве прочностные характеристики σ п, σ т и σ в уменьшаются, при этом пластичность материала увеличивается. При снижении температуры прочностные характеристики увеличиваются, но при этом повышается хрупкость. При нагреве уменьшается модуль Юнга Прочностные характеристики материалов, а коэффициент Пуассона увеличивается. При снижении температуры происходит обратный процесс. Влияние температуры на механические характеристики углеродистой стали. При нагревании цветных металлов и сплавов из них прочность прочностные характеристики материалов сразу падает и при температуре, близкой к 600° С, практически теряется. Характеристики пластичности меди, медных сплавов и магния с ростом температуры прочностные характеристики материалов, алюминия - увеличиваются. При нагреве пластмасс и резины их предел прочности резко снижается, а при охлаждении эти материалы становятся очень хрупкими. Влияние радиоактивного облучения на изменение механических свойств Радиоактивное облучение по-разному влияет на различные материалы. Облучение материалов неорганического происхождения по своему влиянию на механические характеристики и характеристики пластичности подобно понижению температуры: с увеличением дозы радиоактивного облучения увеличивается предел прочности и особенно предел текучести, а характеристики пластичности снижаются. Облучение пластмасс также приводит к увеличению хрупкости, причем на предел прочности этих материалов облучение оказывает различное влияние: на некоторых пластмассах оно почти не сказывается полиэтилену других вызывает значительное понижение предела прочности катамена в третьих - повышение предела прочности селектрон. Категории: Прочностные характеристики материалов пользователей: Нет Переходов на сайт: 5646 Комментарии: Комментариев нет Ваша оценка: Для терминалов номер Яндекс Кошелька 410012390761783 Доктор Лом. Первая помощь при ремонте, 2010-2016.

Также смотрите:

Комментарии:
  • Андрей Зайцев

    22.12.2015

    При этом по всему объему образца происходит частичный разрыв внутренних связей, что и проводит к значительным пластическим деформациям. Испытательная лаборатория обычно располагает составленной путем экспериментов переводной таблицей, при помощи которой можно приближенно по показателю твердости определить предел прочности материала. Тем не менее более правильным является рассмотрение прочностных характеристик материала по отношению к площади первоначального сечения, так как расчетами на прочность изменение первоначальной геометрической формы редко предусматривается.