Влияние условий испытания на механические свойства материалов

Влияние скорости деформации

При быстром нагружении более резко проявляется свойство хрупкости, а при медленном – свойство пластичности. Так, при ударном воздействии возрастают характеристики прочности (причем предел текучести увеличивается в большей степени, чем предел прочности) и снижаются характеристики пластичности. Модуль Юнга практически не изменяется при изменении скорости деформации.

Для малоуглеродистой стали:

 

 

 

Влияние температуры испытания

Повышение температуры приводит к увеличению межатомных расстояний. В результате силы межатомного взаимодействия ослабевают, поэтому при нагреве характеристики прочности (s_т и s_в), а также модуль Юнга снижаются, в то время как характеристики пластичности увеличиваются.

Для цветных металлов и легированных сталей наблюдается монотонное возрастание относительного остаточного удлинения и снижение пределов прочности и текучести на растяжение. Углеродистые стали являются исключением из этого правила: для них наблюдается максимум предела прочности и минимум относительного остаточного удлинения при температуре около 250ºС. Такое поведение углеродистых сталей объясняется появлением при этих температурах окалины.

 

 

Влияние длительности нагружения

Если материал испытывает длительное силовое воздействие, то возникает явление, называемое ползучестью – рост пластической деформации с течением времени при постоянном напряжении. Результатом ползучести может быть разрушение материала.

Для податливых материалов (свинец, резина) ползучесть заметна уже при комнатных температурах. Для жестких материалов (сталь) ползучесть проявляется только при повышенных температурах. С ростом температуры скорость ползучести возрастает.

Скорость ползучести увеличивается также при повышении напряжения (s₁< s₂< s₃):

Ползучести сопутствует явление релаксации напряжений – снижение напряжения с течением времени при постоянной деформации.

Именно из-за релаксации напряжений ослабевает усилие затяжки крепежных изделий, а также сила натяжения струн в музыкальных инструментах.

Объяснить явление релаксации напряжений можно следующим образом. В результате ползучести происходит рост пластической деформации. Если полная деформация постоянна, то при этом упругая деформация будет уменьшаться, что, в соответствии с законом Гука, приведет к снижению напряжений.

Основные типы схематизации диаграммы испытания

 

Используют в основном три типа схематизации диаграмм испытания:

1) идеально упругий материал

2) идеально упруго-пластичный материал (диаграмма Прандтля)

3) идеально упругий упрочняющийся материал