МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ПРИ СТАТИЧЕСКИХ ИСПЫТАНИЯХ
ТЕКСТ ЛЕКЦИИ.
Тема лекции: Прочностные и пластические свойства
Доцент к.т.н. Фигуровский Д.К.
ТЕМА. Свойства при статических испытаниях.
По дисциплине 4638 «Механические свойства и дефекты
УТВЕРЖДАЮ
ПРИБОРОСТРОЕНИЯ И ИНФОРМАТИКИ
МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
КафедраТИ-6 «Материаловедение и технологии новых материалов»
Заведующий кафедрой_ТИ-6
_________ Крашенинников А.И.
«___»_________200__г.
Для студентов 3 курса
факультета ТИ
специальности 150601
ЛЕКЦИЯ№ 11
кристаллического строения металлов» для специальности
Обсуждена на заседании кафедры
(предметно-методической секции)
«__»___________200__г.
Протокол № __
МГУПИ – 200__г.
Учебные и воспитательные цели:
Освоение теоретических знаний по курсу «Механические свойства и дефекты кристаллического строения металлов» - темы Свойства при статических испытаниях.
Время:2 часа (90 мин.).
Литература(основная и дополнительная):
1. Новиков И.И., Розин К.М. Кристаллография и дефекты кристаллической решетки. -М.: Металлургия, 1990. - 336 с.
2. Золоторевский В.С. Механические свойства металлов. - М.: Металлургия, 1998. - 399с.
З. Золоторевский В.С., Портной В.К. Механические свойства металлов. Часть 1.Статические испытания. Лабораторный практикум. М.: МИСиС. 1987. № 534.-143с..
4. Новиков И.И., Строганов Г.Б., Новиков А.И. Металловедение термообработка и рентгенография. М. МИСиС, 1994, 480с.
5. Богатов А.А. Механические свойства и модели разрушения металлов. Екатеринбург: ГОУ впо УГТУ-УПИ. 2002.329с.
6. Регель В.Р., Слуцкер А.И., Томашевский Э.Е. Кинетическая природа прочности твердых тел.М. Наука, 1974г., 560с.
7. Фигуровский Д.К. Алиев Р.Т. Механические свойства и теория термической обработки металлов и сплавов. Практикум М.; МГУПИ. 2007г. 186с.
Учебно-материальное обеспечение:
Использование компьютерной техники для электронной призентации наглядных материалов лекции
ПЛАН ЛЕКЦИИ:
Введение– 5 мин. Значение вопросов изучения свойств при статических испытаниях.
Основная часть (учебные вопросы) – до 80 мин.
1-й учебный вопрос. Классификация механических испытаний.
2-й учебный вопрос. Образцы и испытательные машины.
3-й учебный вопрос. Расчет основных свойств.
4-й учебный вопрос. Зависимости предела текучести от размеров
зерна и субзерна.
Заключение – 5 мин. Выводы по прочитанной лекции. Ответы на вопросы студент
2.5.1. Разновидности механических испытаний
Механические свойства являются важнейшими для металлов и сплавов, поскольку в большинстве случаев они используются как конструкционные материалы.
В отличие от физических, механические свойства не являются константами материала и сильно зависят от условий проведения испытаний. Поскольку механические свойства должны имитировать поведение материала в реальных условиях эксплуатации и обработки, а эти условия очень разнообразны, приходится проводить многочисленные механические испытания.
В основном используют два способа нагружения образца: 1) путем его деформации с заданной скоростью и измерением сил сопротивления образца этой деформации и 2) подачей постоянной нагрузки (напряжения) на образец с измерением возникающей при этом деформации.
Механические испытания, в которых нагрузка непостоянна, можно классифицировать по характеру ее изменения во времени. По этому принципу нагрузки подразделяют на статические, динамические и циклические. Статические нагрузки относительно медленно возрастают от нуля до некоторой максимальной величины (обычно секунды-минуты). При динамическом нагружении это возрастание происходит за очень короткий промежуток времени (доли секунды). Циклические нагрузки характеризуются многократными изменениями по направлению и (или) по величине.
В соответствии с характером действующих нагрузок различают статические, динамические и усталостные испытания.
Статические испытания отличаются плавным, относительно медленным изменением нагрузки образца и малой скоростью его деформации. Наиболее важны следующие разновидности статических испытаний, отличающиеся схемой приложения нагрузок к образцу (т.е. схемой напряженного состояния): одноосное растяжение, одноосное сжатие (в дальнейшем – просто растяжение, сжатие), изгиб, кручение, растяжение и изгиб образцов с надрезом и трещиной (плоские и объемные схемы напряженного состояния).
Динамические испытания характеризуются приложением к образцу нагрузок с резким изменением их величины и большой скорости деформации. Длительность всего испытания не превышает сотых – тысячных долей секунды. В результате динамических испытаний определяют величину полной или удельной работы динамической деформации, а также вееличину остаточной деформации образца (абсолютной или относительной). Данных о величине напряжений и деформаций в процессе этих испытаний обычно не получают, хотя в принципе это возможно. Динамические испытания чаще всего проводят по схеме изгиба.
Испытания на усталость проводят при многократном приложении к образцу изменяющихся нагрузок. Такие испытание обычно длительны (часы – сотни часов), по их результатам определяют число циклов до разрушения при разных значениях напряжений, а в конечном итоге – то предельное напряжение, которое образец выдерживает без разрушения в течение определенного числа циклов нагружения.
Второй способ нагружения постоянной нагрузкой используют в испытаниях на ползучесть и длительную прочность. Их обычно проводят при повышенных температурах для оценки характеристик жаропрочности. При испытании на ползучесть измеряют величину деформации в зависимости от времени при разных напряжениях в образце, а при испытании на длительную прочность оценивают время до разрушения под действием различных напряжений.
Помимо перечисленных разновидностей механических испытаний, есть еще одна специфическая группа испытаний на твердость, где оценивают различные характеристики сопротивления деформации или, реже, разрушению поверхностных слоев образца при взаимодействии с другим телом – индентором (от английского indentation – вдавливание). Большинство испытаний на твердость статические.
Во многих случаях металлические материалы в конструкциях работают под статическими нагрузками. Поэтому для оценки механических свойств широко используются статические испытания, которые проводятся с применением разных схем напряженного состояния в образце. К основным разновидностям статических испытаний относятся испытания на растяжение, сжатие, изгиб и кручение.