Материаловедение
решение заданий по материаловедению
Определение прочности при испытаниях на растяжение, сжатие, изгиб и кручение
Значение предела прочности материала зависит от схемы приложения нагрузки. Применяют различные методы определения прочности — при растяжении, сжатии, изгибе, кручении. Эти испытания отличаются соотношением между максимальными касательными и нормальными напряжениями, возникающими при приложении нагрузки, т.е. разной «жесткостью», которую характеризуют коэффициентом жесткости α = τmах/σmах; чем больше доля нормальных напряжений, т.е. меньше значение а, тем жестче испытания.
Наиболее жесткими являются испытания на одноосное растяжение (α = 0,5, т.е. нормальные напряжения в два раза превышают касательные); наиболее мягкие — испытания на одноосное сжатие (α = 2, т.е. величина касательных напряжений вдвое превосходит нормальные). Между ними располагаются испытания на кручение (α = 0,8) и более жесткое (чем кручение) испытание на изгиб, при котором возникает неоднородное напряженное состояние — от растяжения (α = 0,5 — часть образца ниже нейтральной линии) до сжатия (α = 2 — часть образца выше нейтральной линии).
Выбор метода испытаний определяется свойствами материалов — пластичностью, твердостью. Для определения предела прочности следует выбирать наиболее информативный метод испытаний. Чем пластичнее материал, тем более «жесткими» должны быть испытания, и наоборот. Для некоторых материалов определенные методы испытаний просто не применимы. Так, например, пластичные материалы (медь, алюминий и их сплавы, мягкие стали) не разрушаются при испытаниях на изгиб, они изгибаются до соприкосновения концов образца. Для них прочность определяется испытаниями на растяжение. Для твердых хрупких материалов жесткие испытания на растяжения неинформативны. Чем жестче испытания, тем меньше значения предела прочности; это снижает точность определений и не позволяет достаточно надежно выявить различие в свойствах разных материалов. Так, например, предел прочности быстрорежущей стали Р18 с высокой твердостью (63 HRC) составляет при испытаниях на растяжение 1900...2000 МПа, а при испытаниях на изгиб - 2700...3000 МПа. Испытания на растяжение выполняют на разрывных машинах. Hа этих же установках с помощью специальных приспособлений проводятся испытания на изгиб и сжатие. Для испытаний на кручение требуются специальные установки.
Наиболее жесткими являются испытания на одноосное растяжение (α = 0,5, т.е. нормальные напряжения в два раза превышают касательные); наиболее мягкие — испытания на одноосное сжатие (α = 2, т.е. величина касательных напряжений вдвое превосходит нормальные). Между ними располагаются испытания на кручение (α = 0,8) и более жесткое (чем кручение) испытание на изгиб, при котором возникает неоднородное напряженное состояние — от растяжения (α = 0,5 — часть образца ниже нейтральной линии) до сжатия (α = 2 — часть образца выше нейтральной линии).
Выбор метода испытаний определяется свойствами материалов — пластичностью, твердостью. Для определения предела прочности следует выбирать наиболее информативный метод испытаний. Чем пластичнее материал, тем более «жесткими» должны быть испытания, и наоборот. Для некоторых материалов определенные методы испытаний просто не применимы. Так, например, пластичные материалы (медь, алюминий и их сплавы, мягкие стали) не разрушаются при испытаниях на изгиб, они изгибаются до соприкосновения концов образца. Для них прочность определяется испытаниями на растяжение. Для твердых хрупких материалов жесткие испытания на растяжения неинформативны. Чем жестче испытания, тем меньше значения предела прочности; это снижает точность определений и не позволяет достаточно надежно выявить различие в свойствах разных материалов. Так, например, предел прочности быстрорежущей стали Р18 с высокой твердостью (63 HRC) составляет при испытаниях на растяжение 1900...2000 МПа, а при испытаниях на изгиб - 2700...3000 МПа. Испытания на растяжение выполняют на разрывных машинах. Hа этих же установках с помощью специальных приспособлений проводятся испытания на изгиб и сжатие. Для испытаний на кручение требуются специальные установки.
Мы в соцсетях
