Диаграмма напряжений. Предел текучести. Предел прочности

 

 

 

 

 

 

 

Реферат

 

На тему: Диаграмма напряжений. Предел текучести. Предел прочности.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1.Диаграмма напряжений.

 

 

 

Диаграмма напряжений показывает основные механические характеристики материалов (в основном металлов).

 

Для построения диаграммы используют диаграмму растяжения испытуемого образца, изготовленного из материала, характеристики которого требуется изучить.

 

После эксперимента по испытанию на растяжение, на полученной диаграмме F-Δl отмечаются несколько характерных точек, в которых определяются значения растягивающих усилий F и соответствующие им абсолютные деформации Δl.

 

Далее для полученных значений точек диаграммы определяются соответствующие им нормальные напряжения σ, по формуле:

σi=Fi / A0

где:

Fi - значение растягивающей силы в характерной точке диаграммы;

A0 - площадь поперечного сечения рабочей части образца,

и относительные деформации ε:

εi=Δl / l0

где l0 - начальная длина рабочей части испытуемого образца

Затем по полученным данным в системе координат σ-ε строится диаграмма напряжений (рис. 1)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис. 1 Условная и истинная диаграмма напряжений для малоуглеродистой стали

 

По этой диаграмме определяются следующие механические характеристики материала:

 

σпц - предел пропорциональности

Определяется как крайняя верхняя точка начального прямолинейного участка диаграммы.

σпц = Fпц / A0

σТ - предел текучести

Точка после которой линия диаграммы некоторое время движется параллельно осидеформаций ε.

Практически горизонтальный участок диаграммы, следующий за пределом текучести называется площадкой текучести.

σТ = FТ / A0

σпч - предел прочности (σв - временное сопротивление)

Высшая точка условной диаграммы;

σпч = Fmax / A0

σр - напряжение в момент разрыва образца (σру - условное и σри - истинное)

Конечная точка диаграммы, при которой происходит разрыв образца.

- условное напряжение разрыва

σру = Fр / A0

- истинное напряжение при разрыве

σри = Fр / Aш

 

 

 

 

 

 

 

 

здесь Aш - площадь поперечного сечения в области "шейки" образца.

 

 

 

 

 

При более тонких испытаниях по данной диаграмме можно определить предел упругости стали.

 

На рисунке 1 штриховой линией показан фрагмент истинной диаграммы напряжений. Возрастание напряжений после прохождения предела прочности объясняется тем, что в этот момент в рабочей части образца образуется локальное утоньшение ("шейка") уменьшающая его площадь поперечного сечения A, что в свою очередь приводит к увеличению напряжений при уменьшении растягивающей силы.

 

Кроме того, по диаграмме напряжений можно приближенно определить величину модуля упругости I рода материала образца:

E=σ/ε=tgα

 

он определяется как отношение напряжений и относительных деформаций, для любой точки диаграммы расположенной от  ее начала до предела

пропорциональности, либо как тангенс угла наклона начального участка диаграммы к оси ε

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2.Предел текучести.

1. Пределом текучести называют механическую характеристику материала, характеризующую напряжение, при котором деформации продолжают расти без увеличения нагрузки.
3. Обозначение σт
4. Единица измерения – Паскаль [Па] либо кратные [МПа]
6. На диаграмме напряжений (рис. 1) обозначается точкой, в которой начинается практически горизонтальный участок диаграммы, называемый площадкой текучести.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Это важный параметр, с помощью которого рассчитываются допустимые напряжения для пластичных материалов.

 

 

 

 

 

После прохождения предела текучести в металле образца начинают происходить необратимые изменения, перестраивается кристаллическая решетка металла, появляются значительные пластические деформации. При этом металл самоупрочняется, об этом говорит то, что после площадки текучести деформации растут при возрастающем значении растягивающей силы.

 

Условный предел текучести

В случаях, когда на диаграмме напряжений нет выраженной площадки текучести, определяют так называемый условный предел текучести σ0,2. Это величина напряжений, при которых относительные остаточные деформации равны 0,2%.

Рис. 2. Условный предел текучести

 

Для его определения (рис. 2) вдоль оси ε откладывается значение равное 0,2%, откуда проводится луч параллельный начальному участку диаграммы напряжений.

 

Точка пересечения луча с линией диаграммы есть условный предел текучести для данного 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3.Предел прочности.

 

Пределом прочности называют характеристику материала указывающую величину механических напряжений соответствующую максимальному значению нагрузки прииспытаниях на растяжение.

 

Обозначение - σпч

Размерность - Паскаль [Па], либо кратные значения [МПа].

 

Синоним предела прочности - временное сопротивление (σв).

 

 

Определяется экспериментально, как наивысшая точка условной диаграммы напряжений(рис. 1).

 

Рис. 1. Предел прочности на диаграмме напряжений

 

 

 

 

 

Либо по диаграмме растяжения как отношение максимальной продольной силы Fmax к начальной площади A0 поперечного сечения испытуемого образца:

σпч=Fmax / A0

 

Предел прочности является предельным напряжением при расчете допустимых напряжений для хрупких материалов.