§ 2.13 išvestos formulės galioja tik tada, kai kritinės jėgos sukeliami įtempiai medžiagoje neviršija proporcingumo ribos, t.y. kai Tai išplaukia iš to, kad formulių išvedimas grindžiamas diferencialinė lygtis elastinė linija, kuri gali būti naudojama tik Huko dėsnio taikymo ribose.

Mes pakeičiame okr reikšmę į okrapt sąlygą pagal (13.13) formulę:

Iš šios lygties

(14.13)

Dešinė išraiškos pusė (14.13) reiškia tai mažiausia vertė strypo lankstumas, kuriam vis dar taikoma Eulerio formulė, yra vadinamasis didžiausias lankstumas:

Maksimalus lankstumas priklauso tik nuo strypo medžiagos fizikinių ir mechaninių savybių – jos tamprumo modulio ir proporcingumo ribos.

Sąlyga (14.13) dėl Eilerio formulių pritaikymo atsižvelgiant į (15.13) išraišką gali būti pateikta kaip

Taigi, Eilerio formulė kritinei jėgai nustatyti suspaustas strypas taikomas, jei jo lankstumas yra didesnis nei didžiausias.

Pateikiame įvairių medžiagų vertę.

Plienui ir todėl

Ketaus medienai Plienui, kurio vertė padidinta, didžiausias lankstumas mažėja pagal išraišką (15.13). Visų pirma, kai kurioms legiruotojo plieno rūšims.

Kai strypo lankstumas yra mažesnis už didžiausią, kritinis įtempis, jei nustatomas pagal Eilerio formulę, yra didesnis už proporcingumo ribą sgpc. Taigi, pavyzdžiui, su plieninio strypo (pagaminto iš plieno) lankstumu pagal (13.13) formulę

tie. reikšmė yra žymiai didesnė ne tik už proporcingumo ribą, bet ir takumo ribą bei atsparumą tempimui (tempimo stipris).

Faktinės kritinės jėgos ir kritiniai įtempiai strypams, kurių lankstumas yra mažesnis už ribą, yra žymiai mažesni už vertes, nustatytas pagal Eilerio formulę. Tokiems strypams kritiniai įtempiai nustatomi naudojant empirines formules.

Sankt Peterburgo geležinkelių inžinierių instituto profesorius F. S. Yasinsky pasiūlė empirinę kritinių įtempių formulę strypams, kurių lankstumas R mažesnis už didžiausią.

(17.13)

kur a ir b yra eksperimentiškai nustatyti koeficientai, priklausantys nuo medžiagos savybių. Pavyzdžiui, plienui

Formulė (17.13) taikoma mažai anglies turintiems plieniniams strypams pagal lankstumą, įtempis laikomas maždaug pastoviu ir lygus takumo ribai.

Metalams būdingas didelis plastiškumas, šilumos ir elektros laidumas. Jie turi būdingą metalinį blizgesį.

Maždaug 80 D.I periodinės lentelės elementų turi metalų savybių. Mendelejevas. Metalams, taip pat metalų lydiniams, ypač konstrukciniams, puiki vertė turi mechanines savybes, iš kurių pagrindinės yra stiprumas, plastiškumas, kietumas ir kietumas.

Veikiant išorinei apkrovai, kietame kūne atsiranda įtempiai ir deformacijos. susiję su pradiniu mėginio skerspjūvio plotu.

Deformacija - yra formos ir dydžio pasikeitimas kietas esant įtakai išorinės jėgos arba dėl to fiziniai procesai, atsirandantis organizme fazių transformacijų, susitraukimo ir kt. Deformacija gali būti elastinga(išnyksta nuėmus krovinį) ir plastiko(lieka nuėmus krovinį). Nuolat didėjant apkrovai, elastinė deformacija, kaip taisyklė, virsta plastika, o tada mėginys suyra.

Pagal apkrovos taikymo būdą metalų, lydinių ir kitų medžiagų mechaninių savybių tyrimo metodai skirstomi į statinius, dinaminius ir kintamuosius.

Stiprybė – metalų gebėjimas atsispirti deformacijai ar sunaikinimui, veikiant statinėms, dinaminėms ar kintamoms apkrovoms. Metalų stiprumas veikiant statinėms apkrovoms tikrinamas tempiant, gniuždant, lenkiant ir sukant. Tempimo bandymas yra privalomas. Stiprumas veikiant dinaminėms apkrovoms vertinamas pagal specifinį atsparumą smūgiams, o veikiant kintamoms apkrovoms - pagal atsparumą nuovargiui.

Metalų stiprumui, elastingumui ir lankstumui nustatyti apvalių arba formų plokščia forma patikrintas dėl statinio įtempimo. Bandymai atliekami tempimo bandymo mašinomis. Bandymų rezultate gaunama tempimo diagrama (3.1 pav.) . Šios diagramos abscisių ašyje rodomos deformacijos vertės, o ordinačių ašyje – pavyzdžiui pritaikytos įtempių vertės.

Grafike matyti, kad kad ir koks mažas būtų taikomas įtempis, jis sukelia deformaciją, o pradinės deformacijos visada yra tamprios ir jų dydis tiesiogiai priklauso nuo įtempių. Diagramoje (3.1 pav.) pavaizduotoje kreivėje tamprioji deformacija apibūdinama linija OA ir jo tęsinys.

Ryžiai. 3.1. Įtempimo kreivė

Virš taško A pažeidžiamas įtempimo ir įtempimo proporcingumas. Stresas sukelia ne tik tamprią, bet ir liekamąją plastinę deformaciją. Jo reikšmė lygi horizontaliam segmentui nuo punktyrinės linijos iki vientisosios kreivės.

Elastinės deformacijos metu, veikiant išorinei jėgai, atstumas tarp atomų kristalinėje gardelėje kinta. Pašalinus apkrovą pašalinama priežastis, sukėlusi tarpatominio atstumo pasikeitimą, atomai grįžta į pradines vietas ir deformacija išnyksta.

Plastinė deformacija yra visiškai kitoks, daug sudėtingesnis procesas. Plastinės deformacijos metu viena kristalo dalis juda kitos atžvilgiu. Jei apkrova pašalinama, išstumta kristalo dalis negrįš į pradinę vietą; deformacija išliks. Šie poslinkiai atskleidžiami atliekant mikrostruktūrinį tyrimą. Be to, plastinę deformaciją lydi mozaikos blokelių trupėjimas grūdelių viduje, o esant dideliam deformacijos laipsniui, pastebimas ir pastebimas grūdelių formos bei jų išsidėstymo erdvėje pokytis, tarp grūdelių atsiranda tuštumų (porų). (kartais grūdų viduje).

Atstovaujama priklausomybė OAV(žr. 3.1 pav.) tarp išorinės įtampos ( σ ) ir jos sukeliamą santykinę deformaciją ( ε ) apibūdina metalų mechanines savybes.

· tiesios linijos nuolydis OA rodo metalo kietumas, arba charakteristika, kaip iš išorės veikiama apkrova keičia tarpatominius atstumus, kuri, remiantis pirmąja apytiksle, apibūdina tarpatominės traukos jėgas;

· tiesės polinkio kampo liestinė OA proporcingas tamprumo moduliui (E), kuri skaitine prasme yra lygi įtempių daliniui, padalytam iš santykinės tampriosios deformacijos:

įtampa, kuri vadinama proporcingumo riba ( σ pc), atitinka plastinės deformacijos atsiradimo momentą. Kuo tikslesnis deformacijos matavimo metodas, tuo taškas yra žemiau A;

· techniniuose matavimuose charakteristika vadinama takumo stiprumas (σ 0,2). Tai įtempis, sukeliantis liekamąją deformaciją, lygią 0,2 % mėginio ar gaminio ilgio ar kitokio dydžio;

maksimali įtampa ( σ c) atitinka įtempimo metu pasiektą didžiausią įtampą ir yra vadinamas laikinas pasipriešinimas arba atsparumas tempimui .

Kita medžiagos charakteristika yra plastinės deformacijos dydis prieš lūžimą ir apibrėžiamas kaip santykinis ilgio pokytis (arba skerspjūvis) – vadinamasis santykinis pailgėjimas (δ ) arba santykinis susiaurėjimas (ψ ), jie apibūdina metalo plastiškumą. Plotas po kreive OAV proporcingas darbui, kurį reikia atlikti norint sunaikinti metalą. Šis rodiklis, nustatytas įvairiais būdais(daugiausia smogiant į nupjautą egzempliorių), charakterizuoja klampumas metalo

Kai bandinys ištemptas iki gedimo taško, grafiškai užfiksuojami ryšiai tarp veikiančios jėgos ir bandinio pailgėjimo (3.2 pav.), todėl susidaro vadinamosios deformacijų diagramos.

Ryžiai. 3.2. Diagrama "jėga (įtempimas) - pailgėjimas"

Pavyzdžio deformacija, kai lydinys apkraunamas, pirmiausia yra makroelastinė, o po to palaipsniui ir įvairiais grūdeliais, esant nevienodoms apkrovoms, virsta plastiška, atsirandanti dėl šlyties per dislokacijos mechanizmą. Dislokacijų kaupimasis dėl deformacijos sustiprėja metalas, tačiau kai jų tankis yra reikšmingas, ypač atskirose srityse, atsiranda sunaikinimo centrai, dėl kurių galiausiai visiškai sunaikinamas visas mėginys.

Tempiamasis stipris vertinamas pagal šias charakteristikas:

1) atsparumas tempimui;

2) proporcingumo riba;

3) takumo riba;

4) tamprumo riba;

5) tamprumo modulis;

6) takumo riba;

7) santykinis pailgėjimas;

8) santykinis vienodas pailgėjimas;

9) santykinis susiaurėjimas po plyšimo.

Tempimo stiprumas (tempiamasis stipris arba tempiamasis stipris) σ į, yra didžiausią apkrovą atitinkanti įtampa R V prieš mėginio sunaikinimą:

σ in = P in /F 0,

Ši charakteristika yra privaloma metalams.

Proporcingumo riba (σ kompiuteris) – tai sąlyginė įtampa R pc, nuo kurio prasideda nuokrypis nuo tilto proporcingos priklausomybės tarp deformacijos ir apkrovos. Jis lygus:

σ pc = P vnt /F 0.

Vertybės σ pc matuojamas kgf/mm 2 arba MPa .

Derlumo stiprumas (σ t) yra įtampa ( R T) kurioje bandinys deformuojasi (teka) be pastebimo apkrovos padidėjimo. Apskaičiuota pagal formulę:

σ t = R T / F 0 .

Elastingumo riba (σ 0,05) yra įtempis, kuriam esant liekamasis pailgėjimas pasiekia 0,05 % bandinio darbinės dalies atkarpos ilgio, lygus deformacijos matuoklio pagrindui. Elastingumo riba σ 0,05 apskaičiuojamas pagal formulę:

σ 0,05 = P 0,05 /F 0 .

Tamprumo modulis (E) – įtempių prieaugio ir atitinkamo pailgėjimo prieaugio santykis tampriosios deformacijos ribose. Jis lygus:

E = Pl 0 /l vid. F 0 ,

Kur ∆Р– apkrovos prieaugis; l 0– pradinis numatomas mėginio ilgis; aš susituokiau– vidutinis pailgėjimo prieaugis; F 0 – pradinis skerspjūvio plotas.

Derlumo stiprumas (sąlyginis) – įtempis, kuriam esant liekamasis pailgėjimas siekia 0,2 % bandinio pjūvio ilgio jo darbinėje dalyje, į kurio pailgėjimą atsižvelgiama nustatant nurodytą charakteristiką.

Apskaičiuota pagal formulę:

σ 0,2 = P 0,2 /F 0 .

Sąlyginė takumo riba nustatoma tik tuo atveju, jei tempimo diagramoje nėra takumo plokštumos.

Pailgėjimas (po išsiskyrimo) – viena iš medžiagų plastiškumo charakteristikų, lygi apskaičiuoto mėginio ilgio po sunaikinimo prieaugio santykiui ( l iki) iki pradinio efektyvaus ilgio ( l 0) procentais:

Santykinis vienodas pailgėjimas (δ р)– pjūvių ilgio prieaugio darbinėje bandinio dalyje po plyšimo ir ilgio prieš bandymą santykis, išreikštas procentais.

Santykinis susiaurėjimas po plyšimo (ψ ), taip pat santykinis pailgėjimas, yra medžiagos plastiškumo charakteristika. Apibrėžiamas kaip skirtumo santykis F 0 ir minimumas ( F į) mėginio skerspjūvio plotas po sunaikinimo iki pradinio skerspjūvio ploto ( F 0), išreikštas procentais:

Elastingumas – metalų savybė atstatyti ankstesnę formą pašalinus deformaciją sukeliančias išorines jėgas. Elastingumas yra priešinga plastiškumo savybė.

Labai dažnai stiprumui nustatyti naudojamas paprastas, neardomas, supaprastintas metodas – kietumo matavimas.

Pagal kietumas medžiaga suprantama kaip atsparumas svetimkūnio įsiskverbimui į ją, t.y. iš tikrųjų kietumas taip pat apibūdina atsparumą deformacijai. Yra daug kietumo nustatymo metodų. Labiausiai paplitęs yra Brinelio metodas (3.3 pav., a), kai bandomasis kūnas yra veikiamas jėgos R rutulys, kurio skersmuo D. Brinelio kietumo skaičius (HH) yra apkrova ( R), padalytas iš spaudinio sferinio paviršiaus ploto (skersmuo d).

Ryžiai. 3.3. Kietumo testas:

a – pagal Brinellą; b – pagal Rokvelį; c – pagal Vickersą

Matuojant kietumą Vickers metodas (3.3 pav., b) deimantinė piramidė įspaudžiama. Išmatuojant spaudinio įstrižainę ( d), įvertinkite medžiagos kietumą (HV).

Matuojant kietumą Rokvelo metodas (3.3 pav., c) indenter yra deimantinis kūgis (kartais mažas plieninis rutulys). Kietumo skaičius yra įdubos gylio atvirkštinė vertė ( h). Yra trys skalės: A, B, C (3.1 lentelė).

Minkštoms medžiagoms taikomi Brinell ir Rockwell B skalės metodai, kietoms medžiagoms – Rockwell C skalės metodas, ploniems sluoksniams (lakštams) – Rockwell A skalės metodas ir Vickerso metodas. Aprašyti kietumo matavimo metodai apibūdina vidutinį lydinio kietumą. Norint nustatyti atskirų lydinio konstrukcinių komponentų kietumą, reikia staigiai lokalizuoti deformaciją, įspausti deimantinę piramidę į tam tikrą vietą, esančią ant plonos pjūvio, padidinant 100 - 400 kartų esant labai mažai apkrovai. (nuo 1 iki 100 gf), po to mikroskopu išmatuojant įdubos įstrižainę. Gauta charakteristika ( N) vadinamas mikrokietumas , ir apibūdina tam tikros konstrukcijos komponento kietumą.

3.1 lentelė Bandymo sąlygos matuojant kietumą Rockwell metodu

Bandymo sąlygos		Pavadinimas t tvirtumas
R= 150 kgf
Bandant su deimantiniu kūgiu ir apkrova R= 60 kgf
Paspaudus plieninį rutulį ir kraunant R= 100 kgf

NV vertė matuojama kgf/mm 2 (šiuo atveju vienetai dažnai nenurodomi) arba SI – MPa (1 kgf/mm 2 = 10 MPa).

Klampumas – metalų gebėjimas atlaikyti smūgines apkrovas. Klampumas yra priešinga trapumo savybė. Eksploatacijos metu daugelis dalių patiria ne tik statines apkrovas, bet ir patiria smūgines (dinamines) apkrovas. Pavyzdžiui, tokias apkrovas patiria lokomotyvų ir automobilių ratai bėgių jungtyse.

Pagrindinis dinaminių bandymų tipas yra dantytų bandinių smūginė apkrova lenkimo sąlygomis. Dinaminė smūginė apkrova atliekama švytuokliniams smūginiams sraigtams (3.4 pav.), taip pat su krintančiomis apkrovomis. Šiuo atveju nustatomas darbas, sunaudotas bandinio deformacijai ir sunaikinimui.

Paprastai atliekant šiuos bandymus nustatomas konkretus darbas, sugaištas bandinio deformacijai ir sunaikinimui. Jis apskaičiuojamas pagal formulę:

KS =K/ S 0 ,

Kur KS– konkretus darbas; KAM– bendras pavyzdžio deformacijos ir sunaikinimo darbas, J; S 0– mėginio skerspjūvis pjūvio vietoje, m 2 arba cm 2.

Ryžiai. 3.4. Smūgio bandymas naudojant švytuoklės smūgio testerį

Visų tipų bandinių plotis išmatuojamas prieš bandymą. Mėginių su U ir V formos įpjovomis aukštis matuojamas prieš bandymą, o su T formos įpjova po bandymo. Atitinkamai specifinis lūžio deformacijos darbas žymimas KCU, KCV ir KST.

Trapumas metalai žemoje temperatūroje vadinami šaltas trapumas . Smūgio stiprumo vertė yra žymiai mažesnė nei kambario temperatūroje.

Kita medžiagų mechaninių savybių charakteristika yra nuovargio stiprumas. Kai kurios dalys (velenai, švaistikliai, spyruoklės, spyruoklės, bėgiai ir kt.) eksploatacijos metu patiria apkrovas, kurios keičiasi dydžiu arba tuo pačiu metu dydžiu ir kryptimi (ženklas). Veikiant tokioms kintamoms (vibracinėms) apkrovoms, metalas tarsi pavargsta, mažėja jo stiprumas ir dalis sunaikinama. Šis reiškinys vadinamas pavargęs metalo, o atsiradę lūžiai yra nuovargis. Norėdami gauti tokią informaciją, turite žinoti ištvermės riba, tie. didžiausio įtempio, kurį metalas gali atlaikyti nesuardydamas tam tikram apkrovos pokyčių (ciklų) skaičiui, dydis ( N).

Atsparumas dilimui - metalų atsparumas dilimui dėl trinties procesų. Tai svarbi savybė, pavyzdžiui, kontaktinėms medžiagoms ir ypač kontaktiniam laidui bei elektrifikuoto transporto srovės kolektoriaus srovę renkantiems elementams. Susidėvėjimas susideda iš atskirų dalelių atsiskyrimo nuo trinties paviršiaus ir yra nulemtas detalės geometrinių matmenų ar masės pokyčių.

Stiprumas nuovargiui ir atsparumas dilimui suteikia išsamiausią vaizdą apie konstrukcijų dalių ilgaamžiškumą, o tvirtumas apibūdina šių dalių patikimumą.

Taikoma apkrova (jėga). Pažymėtina, kad daugelyje medžiagų apkrova iki tamprumo ribos sukelia grįžtamąsias (tai yra apskritai tampriąsias) deformacijas, bet neproporcingas įtempiams. Be to, šios deformacijos gali „atsilikti“ nuo apkrovos padidėjimo tiek pakrovimo, tiek iškrovimo metu.

Pastaba

Taip pat žr

• Tamprumo riba, atsparumas tempimui, takumo riba
• GOST 1497-84 METALAI. Tempimo bandymo metodai.

Wikimedia fondas.

• 2010 m.
• Norų riba

Elastingumo riba

Proporcingumo riba Pažiūrėkite, kas yra „proporcingumo riba“ kituose žodynuose: - – mechaninės medžiagų charakteristikos: įtempis, kuriam esant nukrypimas nuo tiesinė priklausomybė tarp įtampos ir deformacijos pasiekia tam tikrą reikšmių rinkinį techninės specifikacijos . Proporcingumo riba...

Statybinių medžiagų terminų, apibrėžimų ir paaiškinimų enciklopedija PROporcingumo riba - didžiausias įtempis, iki kurio laikomasi įtempių ir deformacijų proporcingumo dėsnio esant kintamajai apkrovai. Samoilovas K. I. Jūrų žodynas . M.L.: Valstybinė karinio jūrų laivyno leidykla NKVMF SSRS

, 1941 ... Jūrų žodynas- Mechaninis įtempis, esant apkrovai, kuriai deformacija didėja proporcingai įtempiui (įvykdomas Huko dėsnis). Matavimo vienetas Pa [Neardomoji bandymų sistema. Neardomųjų bandymų rūšys (metodai) ir technologija. Sąlygos ir...... Techninis vertėjo vadovas

Statybinių medžiagų terminų, apibrėžimų ir paaiškinimų enciklopedija- mechaninis medžiagų charakteristikos: įtempis, kuriam esant nukrypimas nuo tiesinio įtempių ir deformacijų ryšio pasiekia tam tikrą tikrumą. vertė nustatyta technine sąlygos (pavyzdžiui, kampo tangento didinimas, vaizdai, ... ... Didysis enciklopedinis politechnikos žodynas

Proporcingumo riba- Proporcingumo riba Proporcingumo riba. Didžiausias metalo įtempis, kuriam esant nepažeidžiamas tiesiogiai proporcingas įtempių ir deformacijų santykis. Taip pat žiūrėkite Huko dėsnį Huko dėsnį ir elastinę ribą Elastinė riba.… … Metalurgijos terminų žodynas

, 1941 ... Jūrų žodynas- sąlyginis įtempis, atitinkantis perėjimo tašką iš tiesinės „įtempių ir deformacijų“ kreivės atkarpos į kreivinę (nuo elastinės iki plastinės deformacijos). Taip pat žiūrėkite: Fizinis našumo taškas... Enciklopedinis žodynas metalurgijoje

Proporcingumo riba- didžiausias įtempis vienaašių tempimo (suspaudimo) bandymų metu, iki kurio išlaikomas tiesioginis proporcingumas tarp įtempių ir deformacijų ir kuriam esant nuokrypis nuo tiesinio ryšio tarp jų pasiekia tą mažą reikšmę ... Statybos žodynas

Statybinių medžiagų terminų, apibrėžimų ir paaiškinimų enciklopedija- sąlyginis įtempis, atitinkantis perėjimo tašką iš tiesinės „įtempių ir deformacijų“ kreivės atkarpos į kreivinę (nuo elastinės iki plastinės deformacijos) ... Metalurgijos žodynas

Proporcingumo riba s vnt- Įtampa, kuriai esant nuokrypis nuo tiesinio ryšio tarp jėgos ir pailgėjimo pasiekia tokią vertę, kad pasvirimo kampo, kurį sudaro „jėgos pailgėjimo“ kreivės liestinė taške Рпс su jėgos ašimi, tangentas padidėja 50 % ... ...

Sukimo proporcingumo riba- 2. Sukimo proporcingumo riba, tangentinis įtempis bandinio skerspjūvio periferiniuose taškuose, apskaičiuojamas pagal tamprumo sukimo formulę, kuriai esant nuokrypis nuo tiesinio ryšio tarp apkrovos ir posūkio kampo. . Norminės ir techninės dokumentacijos terminų žodynas-žinynas

Darbas Nr.1

MAŽANGELIO PLIENO BANDYMAS

TEMPIMAS

Darbo tikslas

Susipažinkite su standartiniu konstrukcinių medžiagų mechaninio vienaašio įtempimo bandymo metodu.

Atlikite vienašį tempimo bandymą su švelniu plienu ir gaukite tempimo diagramą.

Naudodamiesi gauta diagrama, nustatykite bandinio medžiagos stiprumo charakteristikas: proporcingumo ribą, takumo ribą, atsparumą tempimui ir įtempį trūkimo momentu.

Nustatykite bandinio medžiagos plastiškumo charakteristikas: santykinį pailgėjimą ir santykinį susitraukimą trūkimo metu.

Trumpa teorinė informacija

Vienaašis statinis tempimo bandymas yra labiausiai paplitęs bandymo tipas metalų ir lydinių mechaninėms savybėms nustatyti. Statinis Tai vadinama medžiagos apkrova, kai išorinė apkrova didėja taip lėtai, kad gali būti nepaisoma deformuojančių ir judančių kūno dalių inercijos jėgų. Priešingu atveju apkrova vadinama dinamiškas.

Tempimo bandymo metodai yra standartizuoti.

Bandymus kambario temperatūroje reglamentuoja GOST 1497-84. Jame suformuluoti testavimo metu nustatytų charakteristikų apibrėžimai, pateikiami standartines formas ir bandinių matmenys, pateikti pagrindiniai reikalavimai bandymų įrangai, aprašyti tyrimo metodai ir gautų eksperimentinių duomenų apdorojimas.

Bandymo pavyzdžiai

Tempimo bandymams dažnai naudojami pavyzdžiai su cilindrine darbo dalimi. 1 paveiksle parodytas toks standartinis pavyzdys.

Pagrindiniai pavyzdžio matmenys:

Tarp imties dydžių yra nustatyti tam tikri ryšiai. Darbinis ilgis l turi būti nuo l 0 + 0,5 d 0 iki l 0 + 2 d 0. Jei A 0 yra pradinis bandinio darbinės dalies skerspjūvio plotas (nebūtinai cilindrinis), tada numatomas ilgis
(trumpiems pavyzdžiams) ir
(ilgiems). Cilindriniams mėginiams šios sąlygos virsta tokiais santykiais:
(penketas) ir
(dešimteriopi mėginiai) Bandinių darbinės dalies skersmuo turi būti pagamintas 0,04 mm tikslumu. Pradinis apskaičiuotas ilgis ant bandinio pažymėtas negiliomis žymėmis.

IN duota laboratoriniai darbai bandymai atliekami UG-20/2 mašina, išvystančia maksimalią 200 kN jėgą. Mašinoje yra įtempimo schemą fiksuojantis įrenginys, t.y. jėgos F ir absoliutaus mėginio pailgėjimo l ryšio grafikas.

2 paveiksle parodytos tipinės įvairių medžiagų įtempių ir deformacijų diagramos:

A) daugumai plastikinių medžiagų su laipsnišku perėjimu iš elastingos į plastikinę sritį (plienas 45, plienas 20X);

b) kai kurioms medžiagoms (pvz., mažai anglies turinčiam plienui St3ps), kurios pereina iš elastingos srities į plastikinę sritį su aiškiai apibrėžta išeigos sritimi;

V) trapioms medžiagoms (grūdintas plienas, kietieji lydiniai).

Mažai anglies turinčio plieno tempimo diagramoje (3 pav.) rodomi charakteristikos taškai, kurių ordinatės naudojamos stiprumo charakteristikoms apskaičiuoti.

Proporcingumo riba

Dėl pastangų
(t.A) nustatyti proporcingumo ribos reikšmę

, (1)

įtampa, kuriai esant nuokrypis nuo tiesinio ryšio tarp apkrovos ir pailgėjimo pasiekia tokią vertę, kad taške A su apkrovos ašimi kreivės „apkrovos – pailgėjimo“ kreivės suformuoto kampo liestinė padidėja 50 % jos vertės. tiesinė diagramos dalis. Maždaug dydžio
gali būti apibrėžta kaip taško, kuriame prasideda tempimo kreivės ir tiesinės atkarpos OA tęsinio divergencija, ordinatė.

Elastingumo riba

Dėl pastangų (T. IN) apskaičiuokite tamprumo ribą

Įtempis, kai nuolatinis pailgėjimas pasiekia nurodytą vertę, paprastai lygus 0,05%, kartais mažesnis - iki 0,005%. Šias vertes atitinkančios tamprumo ribos yra nurodytos:
ir tt Tamprumo riba yra įtempis, kuriam esant bandomojoje medžiagoje atsiranda pirmieji plastinės deformacijos požymiai.

Derlumo stiprumas

Pastangos (T. SU) nustato fizinės takumo ribos reikšmę

(2)

Įtempis, kuriam esant bandinys deformuojamas, nepadidėjus tempimo apkrovai. Takumo taškas nustato ribą tarp elastinės ir plastinės deformacijos zonų. Medžiagoms, kurių diagramoje nėra takumo ploto, nustatoma sąlyginė takumo riba
- įtempis, kuriam esant nuolatinis pailgėjimas pasiekia 0,2 % bandinio sekcijos ilgio jo darbinėje dalyje. Kaip matote, ši charakteristika nuo elastingumo ribos skiriasi tik tolerancijos verte.

Toliau didėjant įtempimui, metalas kietėja ir didėja atsparumas deformacijoms. Todėl už išeigos ploto pastebimas tempimo kreivės (kietėjimo ploto) padidėjimas. Šioje diagramos dalyje pavyzdys pastebimai pailgėja. Norėdami tai patikrinti, nustokite krauti mėginį tam tikru bandymo momentu (t. y. KAM). Bendras bandinio pailgėjimas tam tikru momentu nustatomas pagal atkarpą JIS ant abscisių ašies. Tada, palaipsniui iškraunant mėginį, pastebimas jo ilgio sumažėjimas, o iškrovimo procesas vyksta tiesia linija KM, lygiagrečiai pradinei tiesinei diagramos atkarpai OA. Segmentas MN reiškia elastinį pailgėjimą, o segmentą OM– bandinio liekamasis (plastmasinis) pailgėjimas. Tamprus pailgėjimas paklūsta Huko dėsniui bet kurioje deformacijos stadijoje. Dar kartą įkeliant diagramą, šis procesas vyks ta pačia tiesia linija MK, bet priešinga kryptimi, o po t. KAM jis tęsis išilgai vienos deformacijos grūdinimo sekcijos kreivės KD.

Iki taško D darbinė bandinio dalis išlieka cilindrinė, o jos deformacija vyksta tolygiai visame tūryje. D taške, atitinkančiame didžiausią apkrovos vertę
, tam tikroje mėginio dalyje atsiranda vietinis išretėjimas – kaklas.

Dabar apsistokime fizinis subjektas metalų ir lydinių deformacijos procesas. Visi metalai ir lydiniai turi kristalinę struktūrą. Jei išorinių jėgų sukelta deformacija išnyksta, kai išorinių jėgų veikimas nutrūksta ir kūnas visiškai atkuria savo formą ir dydį, tai kokia deformacija vadinama elastinga. Elastinės deformacijos metu kristalinės gardelės atomų poslinkio iš pusiausvyros padėties dydis neviršija atstumo tarp gretimų atomų.

Metaluose plastinės deformacijos procesas daugiausia vyksta dėl slydimo. Slydimas yra lygiagretus plonų vieno kristalo sluoksnių poslinkis gretimų sluoksnių atžvilgiu. Šiuo metu plačiai paplito teorija, kuri slydimo procesą aiškina atskirų erdvinės gardelės netobulumų, vadinamųjų, judėjimu slydimo plokštumoje. dislokacijos.

Taip pat plastinės metalo deformacijos metu susidaro daug išnirimų. 4 paveiksle parodyta paprasčiausia monokristalo plastinės šlyties deformacijos susidarymo schema dėl atsiradimo ir judėjimo vadinamųjų. krašto dislokacija. Kristalinės gardelės defektai yra ne tik taškiniai defektai (laisvos vietos, papildomi atomai), bet ir linijiniai, tai yra teisingos atomų struktūros pažeidimai dideliais atstumais viena kryptimi.

Tikras metalo lydinys yra polikristalinis, susidedantis iš daugybės atsitiktinai orientuotų pavienių kristalų. Plastinės deformacijos metu jose vienu metu skirtingomis kryptimis (skirtingomis slydimo plokštumomis) juda didžiulis skaičius dislokacijų (atkaitintame metale 1 cm2 yra 10 8 dislokacijos). Taigi plastinės metalų deformacijos atsiranda dėl šlyties mikroįtempimų, atsirandančių dėl dislokacijų judėjimo. Reikėtų pažymėti, kad metalinė jungtis yra silpniausia iš visų cheminių jungčių, o tai palengvina dislokacijos judėjimo procesą. Visa tai paaiškina aukščiau būdinga savybė metalai kaip plastiškumas.

Plastiškumas – tai medžiagos gebėjimas toleruoti dideles plastines deformacijas be sunaikinimo. trapumas – tai gebėjimas lūžti esant nedidelėms plastinėms deformacijoms.Šlyties metu medžiagos tūris nekinta (kinta tik jos forma). Tai veda prie svarbios išvados: Plastinės metalų ir lydinių deformacijos metu jų tūris nekinta.Šį faktą gerai patvirtina eksperimentai.

Norint perkelti dislokacijas, reikia dirbti. Tai yra darbas, kurį reikia atlikti norint plastiškai deformuoti pavyzdį. Taigi, metalų plastinės deformacijos darbas išleidžiamas išnirimų judėjimui. Galiausiai beveik visa tai virsta šilumine energija. Štai kodėl greitos plastinės deformacijos metu mėginys gali labai įkaisti.

Jeigu dislokacija savo kelyje susiduria su kliūtimi, tai norint ją įveikti būtina atlikti papildomus plastinės deformacijos darbus. Tokios dislokacijos kliūtys yra mikrokristalų ribos, įvairūs intarpai kristalinėje gardelėje, taip pat kiti išnirimai. Plastinės deformacijos metu didėja išnirimų (kliūčių) skaičius, todėl didėja ir metalo atsparumas plastinei deformacijai, šis procesas vadinamas kietėjimu (sukietėjimu), šaltai apdirbtame metale išnirimų skaičius yra 10 12/1 cm 2 . Štai kodėl beveik visi metalai ir jų lydiniai turi skyrių deformacijų diagramoje tempimo grūdinimas. Kietėjimo tempimo metu mažėja metalo plastiškumas, atitinkamai didėja trapumas. Tuo pačiu metu jo kietumas didėja.

Tempimo stiprumas

Tempiamasis stipris (dažnai vadinamas tempimo stipriu) apskaičiuojamas pagal formulę:

. (3)

Toliau tempiant mėginį, deformuojasi tik kaklo sritis, kuri palaipsniui plonėja, o norint ją deformuoti reikia taikyti vis mažesnę jėgą. Šis procesas atitinka krentančią diagramos dalį D.E. Taške E mėginys plyšta ploniausioje kaklo vietoje. Reikėtų pažymėti, kad nors stiprybė šioje srityje DE ir krenta, bet tikroji įtampa auga ploniausioje mėginio kaklo vietoje. Tiesa, tai lygu
, Kur A– mažiausio kaklo skerspjūvio plotas, kuris mažėja greičiau nei jėga, todėl padidėja tikrasis įtempimas.

Taigi sąlyginė įtampa
skiriasi nuo tikrosios dėl skirtumo ir A. Tačiau už
šis skirtumas yra nereikšmingas dėl tamprių deformacijų mažumo. Trapioms medžiagoms taip pat šiek tiek skiriasi nuo tikrojo įtempio mėginio plyšimo momentu, nes jų sunaikinimas vyksta esant mažoms deformacijoms. Plastikinėms medžiagoms turi sąlyginį pobūdį, nes jų sunaikinimas arba kaklo atsiradimas atsiranda esant didelėms plastinėms deformacijoms, o atitinkamas tikrasis įtempis labai skiriasi nuo ribinio stiprumo.

Panagrinėkime pagrindinius medžiagos plastiškumo rodiklius.

Santykinis mėginio pailgėjimas po plyšimo - numatomo imties ilgio prieaugio santykis
iki pradinio ilgio , išreikštas %:

(4)

Santykinis mėginio susiaurėjimas po plyšimo - skirtumo tarp pradinio santykis ir minimumas
(kaklo plyšimo vietoje) skerspjūvio plotai į pradinį , išreikštas %:

(5)

Norint nustatyti
matuojamas mažiausias kaklo skersmuo
toje vietoje, kur mėginys nutrūksta.

Bandymo mašina

Mašina UG-20/2 priklauso universalių bandymo mašinų klasei ir leidžia atlikti tempimo, gniuždymo ir lenkimo bandymus su maksimalia 20 tonų (200 kN) jėga. Jo diagrama parodyta 5 pav.

Mašina susideda iš dviejų mazgų: pačios mašinos ir švytuoklės jėgos matavimo prietaiso. Pagrindinė mašina susideda iš dviejų rėmų – fiksuoto 1 ir kilnojamojo 2.

Fiksuotas rėmas susideda iš masyvios pagrindo plokštės, kurioje sumontuotas elektros variklio varomas sliekinis mechanizmas ir švino varžtas, leidžiantis greitai perkelti apatinę rankeną, dvi vertikalios kolonos ir viršutinė. Viršuje sumontuotas galios hidraulinis cilindras 3, sukuriantis reikiamą jėgą. Jame yra judantis rėmas 2, sudarytas iš viršutinio skersinio, atraminio hidraulinio cilindro stūmoklio, dviejų vertikalių strypų ir masyvios apatinės skersinės dalies (skersinės). Pastarajame sumontuoti šie mėginių montavimo ir tvirtinimo įtaisai: apačioje – rankena mėginiams 4 tvirtinti atliekant tempimo bandymą; viršuje yra platforma mėginiams montuoti gniuždymo bandymui ir dvi stumdomos atramos, ant kurių sumontuoti lenkimo pavyzdžiai. Bandymo metu apatinė rankena nejuda.

Mašinos veikimo principas yra toks: naudojant siurblį 5, alyva pumpuojama į hidraulinį cilindrą 3, dėl kurio jo stūmoklis juda aukštyn, o kartu su juo ir judamas rėmas 2 kartu su viršutine rankena, kurioje galas. tempiamasis pavyzdys yra fiksuotas. Jei pavyzdys yra sumontuotas ant traverso, tada jis apkraunamas gniuždymo arba lenkimo apkrova.

Švytuoklės jėgos matuoklis skirtas matuoti pavyzdyje sukurtą jėgą. Jo veikimo principas yra toks. Šis įrenginys turi savo nedidelį hidraulinį cilindrą 6. Jo kamera hidrauliniu pavaros vamzdžiu 7 sujungta su galios hidraulinio cilindro 3 kamera.

Taigi slėgis, kurį sukuria siurblys spaudoje, su jėga stumia hidraulinio cilindro 6 stūmoklį. . Kadangi abu cilindrai turi vienodą slėgį, jėga proporcinga tempimo jėgai
. Stūmoklis stumia rėmą 8, pasukamai sujungtą su horizontalia svirtimi VAšvytuoklė 9. Šiuo atveju švytuoklė nukrypsta ir jos svoris sukuria momentą M vyrio atžvilgiu A, kuri pagal šios svirties pusiausvyros sąlygą turi subalansuoti momentą nuo jėgos :
. Esant mažiems švytuoklės poslinkiams, momentas M yra proporcinga horizontaliam švytuoklės poslinkiui .

Stovas 10 yra prijungtas prie švytuoklės ir jos poslinkis bus proporcingas . Iš viso to, kas išdėstyta aukščiau, išplaukia, kad šiame švytuoklės mechanizme stovo 10 poslinkis bus tiesiogiai proporcingas jėgos dydžiui F. Prie bėgelio pritvirtinta rašymo priemonė. Stovas taip pat sukasi jėgos matuoklį 11.

Kabelis 12 sujungia judančią traversą su įrašymo būgnu, todėl Būgno sukimosi kampas yra proporcingas absoliučiam mėginio pailgėjimui. Taigi šis registratorius tam tikru mastu įrašo bandomojo pavyzdžio tempimo diagramą.

Keisdami švytuoklės apkrovos masę, jie keičia proporcingumo koeficientą tarp jėgos
ir stovo poslinkio dydis. Dėl to pasikeičia jėgos matavimo rodyklės įtaiso skalė (-ės) ir įtempimo diagramos skalė išilgai jėgos ašies.

Darbo tvarka:

4. Apdorokite tempimo diagramą:

a) jėga nustato diagramos mastelį

,

Kur
- diagramos sekcijos ilgis, atitinkantis didžiausią jėgą;

b) nustatykite diagramos mastelį absoliučiu pailgėjimu

,

Kur
- diagramos sekcijos ilgis, atitinkantis apskaičiuotos bandinio dalies liekamąjį absoliutų pailgėjimą. Kai nustato
būtina atsižvelgti į tai, kad mėginys iškraunamas pagal Huko dėsnį (3 pav.);

c) Nustatykite charakteringus diagramos taškus. Atsižvelgdami į mastelį, nustatykite
.

medžiagos stiprumas:
.

6. Naudodamiesi priklausomybėmis (4), (5), apskaičiuokite santykį

mėginio pailgėjimas ir susiaurėjimas plyšus.

7. Nustatykite jėgą trūkimo momentu ir paskaičiuoti

tikras įtempis bandinio kakle plyšimo momentu

. Palyginkite tempimo jėgą ir tikrąjį įtempį trūkimo metu. Įveskite visus eksperimentinius ir apskaičiuotus duomenis į lentelę.

Eksperimentiniai ir skaičiuojami duomenys
Medžiaga
Pradinis skersmuo , mm
Skersmuo ties kaklo plyšimu , mm
Pradinis matuoklio ilgis , mm
Galutinis matuoklio ilgis , mm
Apkrova pertraukos metu , t, kN
Maksimali apkrova , t, kN
Apkrova tekėjimo taške , t, kN
Apkrova proporcinga riba , t, kN
Tikra įtampa kakle plyšimo metu , MPa
Tempimo stipris (laikinas pasipriešinimas) , MPa
Derlumo stiprumas , MPa
Proporcingumo riba , MPa
Pailgėjimas pertraukos metu , %
Santykinis susiaurėjimas lūžio metu , %

8. Remiantis tam tikromis stiprumo charakteristikomis

ir plastiškumą, sukonstruoti sąlyginę tempimo diagramą koordinatėse „sąlyginis įtempis – santykinė deformacija“. Tam apskaičiuojamas skaičiuojamos bandinio dalies santykinis pailgėjimas

,

Kur
- diagramos dydis išilgai ašies
, atitinkanti dabartinę deformaciją.

Originalių ir sunaikintų pavyzdžių eskizai su nurodytais matmenimis.

Įtempimo diagrama „F-l“ koordinatėmis su pažymėtais charakteristikos taškais.

Parametrų skaičiavimai ir lentelė su eksperimentiniais ir skaičiuojamaisiais duomenimis.

Sąlyginė įtempimo diagrama koordinatėmis ” - ”, nurodančiomis charakteristikas.

Saugumo klausimai

Kaip nustatomas numatomas mėginio ilgis?

Kaip atrodo tipinės įvairių medžiagų įtempių ir deformacijų diagramos?

Kokia yra medžiagos proporcinga riba ir kaip ji nustatoma?

Kokia yra medžiagos tamprumo riba ir kaip ji nustatoma?

Kokie yra fiziniai ir įrodomieji įtempiai ir kaip jie nustatomi?

Kuri tempimo diagramos sritis vadinama kietėjimo sritimi ir kodėl?

Kaip plastiškai deformuotas mėginys iškraunamas, o paskui vėl pakraunamas?

Kas vadinama tempimo stipriu (tempimo stipriu) ir kaip jis nustatomas?

Kokios dalys sudaro dabartinį bendrą mėginio pailgėjimą?

Kaip nustatomos medžiagos plastiškumo savybės?

Kaip apskaičiuojamos diagramos masteliai išilgai F ir l ašių?

Kokiose koordinatėse sudaryta sąlyginė įtempimo diagrama?

Kaip veikia UG-20/2 testavimo mašina?

Koks yra jėgos matavimo mechanizmo veikimo principas?

Kodėl plastikinių medžiagų tempiamasis stipris gali labai skirtis nuo tikrojo bandinio įtempio?

Koks yra plastinės deformacijos metaluose mechanizmas?

Kokia yra metalų sukietėjimo įtempimo priežastis?

Kaip kinta metalų ir jų lydinių plastiškumas, trapumas ir kietumas tempimo grūdinimo metu?

Kokie yra tempimo bandymo privalumai ir trūkumai?

Tempimo stiprumas

Tam tikra konkrečios medžiagos slenkstinė vertė, kurią viršijus objektas bus sunaikintas veikiant mechaniniam įtempimui. Pagrindiniai stiprumo ribų tipai: statinis, dinaminis, gniuždomasis ir tempiamasis. Pavyzdžiui, tempiamasis stipris yra pastovaus (statinės ribos) arba kintamo (dinaminės ribos) mechaninio įtempio ribinė vertė, kurią viršijus gaminys plyš (arba nepriimtinai deformuosis). Matavimo vienetas – Paskalis [Pa], N/mm² = [MPa].

Takumo stipris (σ t)

Mechaninio įtempio dydis, kuriam esant deformacija toliau didėja nedidinant apkrovos; naudojamas apskaičiuojant leistinus plastikinių medžiagų įtempius.

Praėjus takumo ribai, metalo konstrukcijoje pastebimi negrįžtami pokyčiai: kristalinė gardelė atstatytas, atsiranda reikšmingų plastinių deformacijų. Tuo pačiu metu metalas savaime sustiprėja ir po takumo taško deformacija didėja didėjant tempimo jėgai.

Šis parametras dažnai apibrėžiamas kaip „įtempis, kuriam esant pradeda vystytis plastinė deformacija“, taip nustatant išeigos ir elastingumo ribas. Tačiau reikia suprasti, kad tai yra du skirtingi parametrai. Takumo ribos vertės viršija tamprumo ribą maždaug 5%.

Ištvermės riba arba nuovargio riba (σ R)

Medžiagos gebėjimas atlaikyti apkrovas, sukeliančias ciklinį įtempį. Šis stiprumo parametras apibrėžiamas kaip didžiausias įtempis cikle, kuriam esant gaminio nuovargio gedimas neatsiranda po neribotai didelio skaičiaus ciklinių apkrovų (pagrindinis plieno ciklų skaičius yra Nb = 10 7). Laikoma, kad koeficientas R (σ R) yra lygus ciklo asimetrijos koeficientui. Todėl medžiagos nuovargio riba simetriškų apkrovos ciklų atveju žymima σ -1, o pulsuojančių - σ 0.

Atkreipkite dėmesį, kad gaminių nuovargio bandymai yra labai ilgi ir daug darbo reikalaujantys, juose analizuojami dideli eksperimentinių duomenų kiekiai su savavališku ciklų skaičiumi ir reikšminga verčių sklaida. Todėl dažniausiai naudojamos specialios empirinės formulės, kurios susieja ištvermės ribą su kitais medžiagos stiprumo parametrais. Patogiausias parametras laikomas tempimo stipriu.

Plieno atsparumo lenkimui riba paprastai yra pusė tempimo stiprio: Didelio stiprumo plienams galima atsižvelgti į:

Paprastiems plienams sukimosi cikliškai besikeičiančių įtempių sąlygomis galima priimti:

Aukščiau nurodytus santykius reikia naudoti atsargiai, nes jie buvo gauti tam tikromis apkrovos sąlygomis, t.y. lenkimo ir sukimo metu. Tačiau išbandant įtempimą-suspaudimą, ištvermės riba tampa maždaug 10-20% mažesnė nei lenkiant.

Proporcinga riba (σ)

Didžiausia konkrečios medžiagos įtempių vertė, kuriai esant Huko dėsnis vis dar galioja, t.y. Kūno deformacija yra tiesiogiai proporcinga taikomai apkrovai (jėgai). Atkreipkite dėmesį, kad daugeliui medžiagų pasiekus (bet ne viršijant!) tamprumo ribą atsiranda grįžtamųjų (tamprių) deformacijų, kurios nebėra tiesiogiai proporcingos įtempiams. Tokiu atveju tokios deformacijos gali šiek tiek „atsilikti“, palyginti su apkrovos padidėjimu ar sumažėjimu.

Įtempto metalo pavyzdžio deformacijos koordinatėse pailgėjimas (Є) - įtempis (σ) diagrama.

1: absoliuti tamprumo riba.

2: proporcingumo riba.

3: elastingumo riba.