Механические свойства материалов

1. МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА МАТЕРИАЛОВ

2.

Классификация механических испытаний
По характеру нагрузки
Статические
Динамические
Повторно-переменные
По виду нагружения
Растяжение Сжатие
Сдвиг
Кручение
Изгиб
Упругость – свойство твердого тела восстанавливать свою форму
и объем после снятия нагрузки.
Пластичность – свойство твердого тела, не разрушаясь, получать
пластическую деформацию.
Хрупкость – способность твердого тела к разрушению без
заметных пластических деформаций.
Прочность – способность тела без разрушения сопротивляться
нагрузкам.
Тела, предназначенные для испытаний, называются образцами.

3. Растяжение-сжатие

А
Образцы для испытаний на растяжение
ГОСТ
ℓ0 – расчетная длина (однородное напряженное состояние)
3

4. Диаграмма растяжения образца малоуглеродистой стали

F
E
Fmax
Практически
горизонтальная
линия
Fт
Fуп
Fпц
C
B
A
А
ОА – участок
пропорциональности
(закон Гука).
K AВ – участок
упругости.
ВС – площадка
текучести(заметные
пластические
деформации).
СЕ – участок
упрочнения.
ЕК – зона
разрушения.
0
∆ℓ
4

5.

Диаграмма растяжения материала
малоуглеродистой стали
σпц =Fпц/А0– предел пропор-
E
σ1 = F / А0
циональности – наибольшее
напряжение, до которого деформации пропорциональны напряжениям.
σуп =Fуп/А0 предел упру-гости
– напряжение, до которого материал
не получает пласти-ческих
деформаций.
–
σпц≈ σуп
B
C
σпч(σв)
A
σуп
σпч =Fmax/А0– предел прочности
σпц
Участок ОА: σ1= Eε1
tgα = E
σт =FТ/А0– предел текуче-сти –
напряжение, при котором
появляются заметные пласти-ческие
деформации без замет-ного
увеличения нагрузки.
σт
α
K
σпч
– максимальное напряжение,
выдерживаемое материалом при
растяжении.
ε1=∆ ℓ / ℓо, %
5

6. Диаграмма растяжения

А
Диаграмма растяжения
Условный предел текучести
Для материалов, не имеющих ярко
выраженной площадки текучести определяется условный предел теку-чести напряжение, при котором пластическая
деформация равна какой-то величине
(допуску).
σ
σ0.2
Если
ε,%
0.2
εост= 0.002 или 0.2%
то усл.предел тек.- σ0.2
Если
εост= 0.005 или 0.5%
то усл.предел тек.- σ0.5
6

7. Диаграмма растяжения

А
Диаграмма растяжения
Разгрузка и повторное нагружение
σ
М
σ′уп
εпон= εуп +
εпл
σуп
После разгрузки и повторного
нагружения:
σ′уп > σуп
ε,%
ε
п
л
ε
у
εпо
п
лн
Повышение упругих свойств в
результате пластического
деформирования – наклеп.
Наклеп играет положительную роль(повышение уп-ругих
свойств проволоки, канатов,упрочнение поверхностного слоя детали), и может быть вреден
(токарная обработка-нарушает однородность)
7

8.

Деформационные характеристики -способность к образованию
остаточных деформаций.
E
σ
Остаточное удлинение
образца при разрыве
K
B
C
δ =
ℓ кон - ℓ0
ℓ0
A
·100%
Относительное суже-ние
образца в шейке
ψ=
δ
δ ≈ ψ – материал не образует шейки.
ε, %
Акон – А0
А0
·100%
δ5 , δ10 .
кратность образца
8

9. Диаграмма растяжения

Деформационные характеристики в большинстве случаев не
являются расчетными, но вместе с σТ и σПЧ являются базовыми и
в справочной литературе располагаются вместе с механическими
характеристиками.
Пластичные и хрупкие материалы
Условная классификация:
Пластичные материалы:
Хрупкие материалы:
δ ≥ 5% ,
δ < 5% ,
Ψ ≥ 10%.
Ψ < 10%.
Пластичные материалы: малоуглеродистая сталь (δ =20 – 40 %);
алюминиевые сплавы (δ = 8-20 %).
Хрупкие материалы: чугун, инструментальная сталь, стекло, кирпич.
9

10. Испытание на сжатие

Образцы для испытаний на сжатие
10

11.

Диаграмма сжатия
Пластичные материалы
Хрупкие материалы
σ
σ
σПЧ
σ+ПЧ
ε, %
Образец расплющивается, σПЧ
отсутствует.
ε, %
σПЧ- > σПЧ+
11