2. Расчет на прочность при растяжении и сжатии

Предел прочности и предел текучести материала важны для оценки прочности конструкции, изготавливаемой из данного материала. Напряжения, соответствующие пределу прочности _пр и пределу текучести _Т называют предельными (σ_пред). Допускаемое напряжение [σ], возникающее в конструкции, не должно превышать определенной величины, свойственной условиям ее работы.

Условие прочности конструкции имеет вид: .

Для пластичных материалов (σ_пред =σ_Т) и допускаемое напряжение равно:

- при растяжении, - при сжатии,

где n_т — коэффициент запаса прочности по пределу текучести.

Для хрупких материалов допускаемые напряжения при растяжении и сжатии равны соответственно:

, ,

где n_пр — коэффициент запаса прочности по пределу прочности.

Обычно n_T < n_пр.

В стоматологическом материаловедении рекомендуется выбирать значения n_Т= 23 при создании зубных протезов из пластических материалов и n_пр= 35 при использовании хрупких материалов, более чувствительных к случайным повреждениям и дефектам. Правильность выбора зависит в основном от опыта стоматолога-ортопеда.

3. Пластичность и ее количественные характеристики

Пластичность – способность материала получать большие остаточные деформации, не разрушаясь.

Пластичность характеризуется относительным удлинением δ и сужением ψ после разрыва:

,

где L_k – длина образца после разрыва; L_k-L – приращение длины образца после разрыва; L – первоначальная длина образца.

Относительное сужение (после разрыва):

,

где – минимальная площадь поперечного сечения образца после разрыва; S – начальная площадь поперечного сечения образца.

Чем больше значение и материала, тем он более пластичен. Обычно материал считается пластичным, если >5%. Как правило, значения бывают несколько выше значений . К пластичным материалам относятся медь, латунь, серебро, золото.

4. Хрупкость материала. Диаграмма растяжения хрупкого материала

Хрупкость – способность материала разрушаться при незначительных деформациях. К таким материалам относятся, например, фарфор и гипс. Типичная диаграмма растяжения хрупкого материала приведена на рис. 2. Она не имеет площадки текучести и в данном случае разрушение образца происходит практически без остаточных деформаций. Чем ближе по значению _упр и _пр друг другу, тем более хрупким является материал. На рис. 2 видно, что _упр и _пр практически совпадают.

Рис 2. Диаграмма растяжения хрупкого материала

Известно, что площадь под кривой диаграммы растяжения пропорциональна работе по разрушению образца. На рис. 3 и 4 представлены для сравнения диаграммы растяжения пластичных (рис. 3) и хрупкого (рис. 4) материалов. Площадь под кривыми на рис. 3 значительно больше, чем на рис. 4, так как ε для пластичного материала в сотни раз превышает ε для хрупкого материала (см. масштаб по горизонтальной оси). Следовательно, для разрушения хрупкого материала необходимо затратить гораздо меньшую работу, чем для разрушения пластичного.

Рис. 3. Диаграммы растяжения пластичных материалов: а) марганцовая сталь; б) никелевая сталь. Звездочкой отмечен предел прочности материала.

Рис 4. Диаграмма растяжения хрупкого материала – чугуна