Форма стандартных образцов для испытаний материалов на растяжение

Испытания на растяжение.

Для изучения свойств материалов и установления величины предельных напряжений (по разрушению или по пластическим деформациям) производят испытания образцов материала вплоть до разрушения.

Испытания производят при нагрузках следующих категорий:

— статической,

— ударной и циклической (испытание на усталость или выносливость).

По виду деформации, испытываемой образцом, различают испытания на:

— растяжение,

— сжатие,

— кручение

— изгиб.

Растяжение - это деформация, характеризуемая увеличением длины тела, когда к обоим его концам приложены силы, равнодействующие которых направлены вдоль оси тела.

Наибольшее распространение имеют испытания на растяжение статической нагрузкой, так как они наиболее просты и в то же время во многих случаях дают возможность достаточно верно судить о поведении материала при других видах деформации. Испытание различных материалов на растяжение осуществляют статическим нагружением на специальных

машинах. Для этого применяют стандартный цилиндрический образец диаметром

(3- 10) мм (рисунок).

Длина центрального цилиндра превышает его диаметр приблизи-

тельно в 15 раз. На цилиндре выделяют L0

участок L0 для измерения деформации:

L0 = 10 d0 , где d0 – диаметр стержня до растяжения.

Диаграмма растяжения малоуглеродистой стали

Представлена диаграмма растяжения, которая показывает зависимость между растягивающей силой P, действующей на образец, и вызываемой ею деформацией Δl (рисунок) На диаграмме можно указать пять характерных точек:

Прямолинейный участок диаграммы ОА указывает на пропорциональность между нагрузкой Р и удлинением Δl. (Эта пропорциональность впервые была замечена в 1670 г. Робертом Гуком и получила в дальнейшем название закона Гука).Величина силы Р_пц (точка А), до которой остается справедливым закон Гука, зависит от размеров образца и физических свойств материала.

Если испытуемый образец нагрузить растягивающей силой, не превышающей величину ординаты точки B (силы P_y ), а потом разгрузить, то при разгрузке деформации образца будут уменьшаться по тому же закону, по которому они увеличивались при нагружении. Следовательно, в этом случае в образце возникают только упругие деформации. Характерной особенностью точки B является то, что при превышении нагрузки P_y образец испытывает остаточные деформации при разгружении.

Выше точки В диаграмма растяжения значительно отходит от прямой (деформация начинает расти быстрее нагрузки, и диаграмма имеет криволинейный вид), а при нагрузке, соответствующей Р_т (точка С), переходит в горизонтальный участок В этой стадии испытания в материале образца по всему его объему распространяются пластические деформации. Свойство материала деформироваться при практически постоянной нагрузке называется текучестью.

Удлинившись на некоторую величину при постоянном значении силы, т.е. претерпев состояние текучести, материал снова приобретает способность сопротивляться растяжению (упрочняться), и диаграмма поднимается вверх, хотя гораздо более полого, чем раньше. В точке D усилие достигает максимального значения P_max.

При достижении усилия P_max на образце появляется резкое местное сужение, так называемая шейка, быстрое уменьшение площади сечения которой вызывает падение нагрузки, и в момент, соответствующий точке К диаграммы, происходит разрыв образца по наименьшему сечению шейки.

До точки D диаграммы, соответствующей P_max, каждая единица длины образца удлинилась примерно одинаково; точно так же во всех сечениях одинаково уменьшались поперечные размеры образца. С момента образования шейки вся деформация образца локализуется на малой длине (l_ш~ 2d₀) в области шейки, а остальная часть образца практически не деформируется.

Абсциссы диаграммы растягивания OE, OF и FE, характеризующие способность образца деформироваться до наступления разрушения, соответствуют  полному   абсолютному удлинению образца Δl_полн, остаточному абсолютному удлинению  Δl_ост  и абсолютному упругому удлинению образца Δl_упр.