Прочность


Прочность - свойство материалов сопротивляться разрушению или пластической деформации под действием внешней нагрузки. Наиболее простым и распространенным методом определения прочности материала является испытание его на растяжение (рисунок 1). Концы образца металла круглого сечения зажимают в разрывной машине и подвергают действию растягивающей нагрузки Р.

определения прочности на растяжение
Рисунок 1 - Метод определения прочности на растяжение. ιо - начальная длина; F0- начальная площадь поперечного сечения; Δι - удлинение; ιк - конечная длина образца в момент разрыва; Fк - площадь поперечного сечения образца в месте разрыва

Диаграмму растяжения можно построить в координатах «нагрузка Р -удлинение Δι» или в координатах «напряжение σ - относительная деформация ε». σ= Р/F0 а ε= Δι/ι0 ×100% (рисунок 2).
Под действием нагрузки в материале возникают деформации. Деформацией называется изменение размеров и формы тела, она может быть упругой и пластической. Упругой называют деформацию, влияние которой на форму, структуру и свойства тела полностью устраняется после прекращения действия внешней силы Р. На рисунке 2 упругая деформация характеризуется прямолинейным участком ОА. При упругой деформации изменяется расстояние между атомами в кристаллической решетке. При снятии нагрузки атомы становятся на прежние места и деформация исчезает.

диаграмма растяжения
Рисунок 2 - Диаграмма растяжения

Оценить свойства материала в пределах упругих деформаций можно с помощью коэффициента, получившим название модуля упругости Е (Гука). Это отношение напряжения к вызванной им деформации:
Значение модуля упругости определяется силами межатомного взаимодействия, оно постоянно и характеризует жесткость материала. Чем меньшую деформацию вызывает напряжение, тем выше жесткость. Угол а на диаграмме есть геометрическое выражение жесткости и модуля упругости. Чем угол больше, тем выше жесткость материала. Пластическая деформация наступает, когда напряжение превышает предел упругости (выше точки А) и после снятия нагрузки форма, структура и свойства тела не восстанавливаются полностью, т.е. имеет место остаточная деформация.
На практике напряжение, при котором начинается пластическая деформация, оценивается пределом текучести σT . Его легко определить, если на диаграмме растяжения имеется площадка текучести (горизонтальный участок). Однако, многие материалы имеют диаграмму растяжения без площадки текучести (медь, латуни, алюминий и др.), тогда за предел текучести принимают напряжение, которое вызывает остаточное удлинение 0,2 % и обозначают σ0,2. σT называют физическим, а σ0.2 условным пределом текучести. Предел текучести используют в качестве одного из показателей прочности материала.
Напряжение, соответствующее наибольшей нагрузке, предшествующей разрушению, называется временным сопротивлениемB) или чаще пределом прочности, оно измеряется в МПа. На рисунке 2 это максимальная точка на кривой σ-ε.

ОБРАТИТЕ ВНИМАНИЕ! На нашем сайте Вы можете заказать любые решения по всем разделам материаловедение. Решение предоставляется в печатном виде (в Word) с детальными комментариями.

гарантии решения задач по материаловедению заказать решение задач по материаловедению