Главная | Обратная связь

Теоретичні відомості

Найбільш поширеним видом випробувань матеріалів, необхідних для визначення їх механічних характеристик, є випробування на розтяг (частіше пластичні матеріали) і на стиск (крихкі матеріали). Результати цих випробувань використовуються не тільки при розрахунках деталей, працюючих на розтяг і стиск, але й деталей, працюючих в умовах складного опору. В останньому випадку розрахунок деталей на міцність виконується з використанням теорій міцності (наприклад, третя, четверта теорії міцності та теорія Мора).

По результатах випробувань будують діаграми (графіки) залежності деформації від діючої сили: або напруження: . Абсолютне подовження:

(1.1.)

де - довжина зразка до навантаження; - довжина навантаженого зразка.

Відносне подовження:

(1.2.)

Нормальне напруження, що виникає в поперечних перерізах зразка при його навантаженні:

(1.3)

де - площа поперечного перерізу зразка, м².

На діаграмі типу , тобто побудованій в координатах: сила розтягу (стиску) - абсолютне подовження , результати залежать від розмірів зразка (впливає масштабний фактор). На діаграмі ж типу всі показники для даного матеріалу будуть однакові, незалежно від розмірів зразка. Тому цій діаграмі віддають перевагу.

На мал. 1.1 зображена діаграма матеріалів. В точці А закінчується пряма пропорційної залежності деформації від напруження, величина останнього, що відповідає точці А, називається границею пропорційності матеріалу ( ). Якщо зняти навантаження, що діє на зразок, в інтервалі О-В, то зразок скоротиться до початкової довжини ( ), тобто залишкової деформації ще не буде. Тому напруження, що відповідає точці В називається границею пружності матеріалу ( ).

В точці С зразок починає деформуватися без підвищення навантаження, тобто матеріал “тече”. На діаграмі з’являється горизонтальна ділянка, яку називають площинкою текучості. Тут на поверхні зразка з’являється сітка тонких ліній, які утворюють з віссю стержня кути, близькі до 45 градусів. Ці лінії називають лініями Людероа-Чернова. Вони з’являються тому, що під кутом 45 градусів при розтязі (стиску) діють найбільші дотичні напруження і відбувається зсув прошарків матеріалу відносно один одного. В точці D закінчується площадка текучості, а напруження, що відповідає точці D називається границею текучості ( ).

Після точки D деформація зразка може зростати лише при зростанні навантаження. В точці Е, де спостерігається найбільше навантаження, на поверхні зразка з’являється звуження його перерізу, яке називається шийкою. Напруження, що відповідає точці Е називається границею міцності або тимчасовим опором ( ). Після точки Е шийка зростає, поперечний переріз зразка зменшується, а його деформація зростає навіть при зменшенні навантаження. В точці N відбувається розрив зразка.

На мал. 1.2 зображена діаграма розтягу крихких матеріалів. Ця діаграма не має площадки текучості, на ній не простежується ніяких характерних точок, крім границі міцності. Такий матеріал руйнується без значних деформацій.

Розрахунок на міцність при розтягу (стиску) ведеться із умови міцності:

(1.4.)

де - поздовжня сила, Н; А – площа поперечного перерізу; - допустиме напруження.

Його можна визначити із залежності:

(1.5.)

де - коефіцієнт запасу міцності; - граничне напруження, тобто таке при якому починається руйнування матеріалу (крихкий матеріал) або деформація досягає недопустимої величини (пластичний матеріал).

Для пластичних матеріалів приймають , для крихких - .

Для випробування на розтяг використовують стандартні зразки, мал. 1.3. Частіше використовують зразки циліндричної форми. В них регламентовані тільки такі розміри: .

де - діаметр робочої частини, d= 3...20 мм. Перевага віддається зразку, у якого d=10 мм, - розрахункова довжина, мм.

Для коротких зразків:

(1.6.)

Для довгих зразків:

(1.6а.)

де А - площа поперечного перерізу зразка, мм²; - довжина робочої частини, мм

. (1.7.)