Испытания на растяжение

При растяжении стандартных образцов с площадью поперечного се­чения F0 и рабочей (расчетной) длиной L0 строят диаграмму растяжения в координатах нагрузка — удлинение образца (рис. 2.1). На диаграмме вы­деляют три участка: упругой деформации до нагрузки Р(упр); равномерной пластической деформации от Р(упр) до Р(макс) и сосредоточенной пластиче­ской деформации от Р(макс) до Р(критич).Прямолинейный участок сохраняется до нагрузки, соответствующей пределу пропорциональности Р(пц). Тангенс угла наклона прямолинейного участка характеризует модуль упругости первого рода Е.

На небольшом участке от Р(пц) до Р(упр) нарушается линейная зависи­мость между Р и (дельта)L из-за упругих несовершенств материала, связанных с дефектами решетки.

Пластическое деформирование выше Р(упр) идет при возрастающей на­грузке, так как металл в процессе деформирования упрочняется. Упроч­нение металла при деформировании называется наклепом.

Наклеп металла увеличивается до момента разрыва образца, хо­тя растягивающая нагрузка при этом уменьшается от Р(макс) до Р(критич). Это объясняется появлением в образце местного утонения — шейки, в которой в основном сосредотачивается пластическая деформа­ция. Несмотря на уменьшение нагрузки, растягивающие напряжения в шейке повышаются до тех пор, пока образец не разорвется.

При растяжении образец удлиняется, а его поперечное сечение непре­рывно уменьшается. Истинное напряжение определяется делением дей­ствующей в определенный момент нагрузки на площадь, которую образец имеет в этот момент. Истинные напряжения в повседневной практике не определяют, а пользуются условными напряжениями, считая, что попе­речное сечение F0 образца остается неизменным. Напряжения (сигма)Упр, (сигма)Т и (сигма)B — стандартные характеристики прочности. Каждая получается деле­нием соответствующей нагрузки Р(урп), Р(Т) и Р(макс) на начальную площадь поперечного сечения F0.

Пределом упругости (сигма)Упр называют напряжение, при котором пласти­ческая деформация достигает заданного значения, установленного услови­ями. Обычно используют значения остаточной деформации 0,005; 0,02 и 0,05%. Соответствующие пределы упругости обозначают (сигма)0.005, (сигма)0.02 и (сигма)0.05. Предел упругости — важная характеристика пружинных материа­лов, которые используют для упругих приборов и машин.

Условный предел текучести — это напряжение, которому соответ­ствует пластическая деформация 0,2%; его обозначают (сигма)0.2. Физиче­ский предел текучести (сигма)Т определяют по диаграмме растяжения, когда на ней имеется площадка текучести. Однако при испытаниях на растя­жение большинства сплавов площадки текучести на диаграммах нет. Вы­бранная пластическая деформация 0,2 % достаточно точно характеризует переход от упругих деформаций к пластическим, а напряжение (сигма)0.2 несложно определить при испытаниях независимо от того, имеется или нет площадка текучести на диаграмме растяжения.

Допустимое напряжение, которое используют в расчетах, выбирают меньше (сигма)0.2 (обычно в 1,5 раза) или меньше (сигма)B (в 2,4 раза).

Для малопластичных материалов испытания на растяжения вызыва­ют значительные затруднения. Незначительные перекосы при установке образца вносят существенную погрешность в определение разрушающей нагрузки. Такие материалы, как правило, подвергают испытанию на из­гиб.