Основы теоретической метрологии. Методы и средства измерения линейных размеров и углов. Методы и средства измерения отклонений формы и шероховатости поверхности. Методы и средства неразрушающего контроля, страница 28

5.3.1. Классификация испытаний

Механические испытания можно классифицировать по характеру приложения нагрузок во времени:

на статические;

динамические;

усталостные или повторно-переменные.

Статические испытания осуществляются путем плавного возрастающего нагружения стандартного образца вплоть до его полного разрушения. При этом в любой момент можно определить с достаточной точностью значения усилия, приложенного к образцу с помощью преобразователя силы, а также измерить деформацию при помощи преобразователя перемещения или деформации.

По способу приложения нагрузок различают следующие статические испытания: на растяжение; сжатие;

изгиб;

кручение;

сдвиг или срез;

ползучесть.

Если детали подвергаются в процессе эксплуатации быстро возникающим нагрузкам и ударам, то испытания образцов статической нагрузкой не могут характеризовать работоспособность металла в этих условиях, так как он может переходить в хрупкое состояние. Недостаточное сопротивление быстро действующим нагрузкам будет особенно опасным для детали. Особенно опасны динамические нагрузки при наличии трещин. Поэтому во многих ТУ оговаривается необходимость динамических испытаний в определенных условиях.

Некоторые детали могут разрушаться при многократных, особенно знакопеременных нагрузках еще до наступления предела упругости. В связи с этим возникла необходимость испытывать образцы на установках, воспроизводящих те переменные напряжения, которые возникают при эксплуатации. Испытаниям подобного рода присвоено общее название испытаний на усталость .

5.3.2. Испытания на растяжение

Испытания на статическое растяжение являются основным и наиболее распространенным методом контроля механических свойств металлов. В процессе этих испытаний определяют следующие механические характеристики металлов: предел пропорциональности, предел упругости, предел текучести, временное сопротивление или предел прочности, истинное сопротивление разрыву, относительное удлинение после разрыва, относительное сужение после разрыва.

Применение метода статических испытаний на растяжение предусматривается в стандартах и технических условиях на большую часть ответственных металлоизделий. Поэтому все существующие методы испытаний на растяжение стандартизованы. В стандартах указываются основные требования к испытательным машинам, необходимые указания о форме и размерах образцов, определения основных понятий механических величин, порядок проведения испытаний и расчета значений механических характеристик.

Различают два типа испытательных машин:

1. С механическим приводом (механические), в которых деформация исполняется втягиванием или выталкиванием винта с помощью червячной передачи;

2. С гидравлическим приводом (гидравлические), в которых деформация образца реализуется перемещением штока поршня гидравлического цилиндра.

Для измерения приложенной к образцу силы в современных испытательных машинах используются тензочувствительные преобразователи. Кроме них на старых испытательных машинах могут быть использованы рычажные, маятниковые и торсионные силоизмерители. Все они позволяют записывать кривую изменения силы в зависимости от перемещения подвижного захвата испытательной машины. Полученную кривую в координатах "нагрузка – удлинение" называют первичной диаграммой растяжения .

Так как значения нагрузки и удлинения зависят от формы и размеров образцов, то для количественного сравнения материалов используют диаграммы условных напряжений. В этих диаграммах координатами являются:

- условное напряжение s, определяемое  выражением

, где F – приложенная нагрузка; S0 – исходное сечение образца

- относительное удлинение, или деформация e, определяемое выражением

, где DL – удлинение образца; L0 – начальная длина образца.

На начальной стадии испытания деформация пропорциональна напряжению (до точки а). Этот участок диаграммы позволяет определить модуль упругости. Предел упругости sy является максимальным напряжением, при котором после разгрузки образца не наблюдаются остаточные пластические деформации. Точно определить этот параметр практически невозможно, поэтому техническим   условным пределом упругости s0,05 называют напряжение, при котором относительная остаточная деформация составляет 0,05 %.