Определение основных механических характеристик материалов на основе анализа диаграмм растяжения

Цель работы: научиться определять основные механические характеристики материалов на основе анализа диаграмм растяжения

В результате испытания материала получают первичную (машинную) диаграмму растяжения, которая строится в координатах «нагрузка- абсолютное удлинение (деформация)»  /P-∆l  Где: P – нагрузка (Н)/;

∆l- абсолютное удлинение (м) определяется разностью между удлинением образца после нагружения /l_k/ и его исходной длиной /l₀/ (отображается на машинной диаграмме);

В зависимости от деформационных особенностей материала различают в основном три типа диаграмм растяжения, приведенных на рис. 1.

P, Н

P, Н

 

P, Н

∆l, м

∆l, м

Рис1.а. Первичная диаграмма с условным (неявным) пределом текучести

Рис1.б Первичная диаграмма с физическим (явным) пределом текучести

Рис1.в Первичная диаграмма с «зубом текучести»

 

Для определения механических характеристик материалов первичную диаграмму перестраивают в диаграмму условных напряжений, которая строится в координатах « механическое напряжение – относительное удлинение (деформация)»  /σ-δ/ 

      Механическое напряжение  /σ/ определяется отношением нагрузки действующей на образец к его текущей площади поперечного сечения. Для диаграммы условных напряжений определяют условные механические напряжения как  отношением нагрузки к исходной площади образца;

σ= P/ F₀ ;

F₀ – исходная (начальная) площадь образца (м²);

Относительное удлинение  /δ/ определяется как отношение абсолютного удлинения образца  к его первоначальной длине:

δ= (∆l/l₀)·100%;

Вид  условной диаграммы диаграммы растяжения отличается от машинной только масштабом, так как значения  P  σ  и ∆l  δ  пропорциональны. Условные диаграммы растяжения  представлены на рис 2.

		Рис 2.а. Условная диаграмма с условным (неявным) пределом текучести				Рис 2.б Условная диаграмма с физическим (явным) пределом текучести				Рис 2.в Условная диаграмма с «зубом текучести»

 

По диаграмме условных напряжений в основном определяют следующие механические характеристики:

 

Относительное удлинение (полное удлинение) δ, %(Определяется по условной диаграмме в точке разрушения образца);

Остаточное удлинение δ_0.2  (δ_0.1  δ_0.05) /Удлинение образца обусловленное  необратимым формоизменением последнего под действием механизмов пластической деформации (определяется после снятия нагрузки)/

Предел прочности σ_в ,Па/Напряжение на условной диаграмме растяжения соответствующее максимальной точке/;

Предел пропорциональности (предел упругости) σ_пц (σ_у) , Па/Напряжение на условной диаграмме, соответствующее максимальной точке в которой наблюдается линейная зависимость между σ и  δ/;

Физичеcкий предел текучести σ_т , Па  /Напряжение на условной диаграмме соответствующее наименьшей точке  площадки текучести. Определяется на диаграмме тип 2./ ;

Условный предел текучести σ_0.2 , Па/Напряжение на условной диаграмме соответствующее остаточному удлинению в 0.2%, определяется на диаграмме тип1/

Физические верхний и нижний пределы текучести  σ^в_т , σ^н_т , Па /Напряжения на условной диаграмме соответствующие максимальной и минимальной точкам в области текучести материала. Определяется на диаграмме тип 3./;

Истинное сопротивление разрыву S_k , Па /Напряжение определяется отношением приложенной нагрузки к образцу в месте разрушения к его  площади поперечного сечения в момент разрушенияS_k= P_к/ F_k /;

Модуль упругости E , Па /Характеризует упругие свойства материала. Определяется отношением напряжения на линейном участке условной диаграммы к относительному удлинению на этом участке  E=(σ*100)/δ (%)/;

*По образцу определяют относительное сужение Ψ, % / Определяется отношением приращения площади образца к его первоначальной площади:

Ψ=(∆F/F₀) ·100%;

Где: ∆F -Разность между начальной площадью поперечного сечения образца /F₀/ и площадью в момент разрушения образца /F_k/;

1. Определение предела прочности

 

2. Определение предела пропорциональности

σ, Па

d, %

                                   

 

σ, Па

σT, Па

d, %

3. Определение  физического предела текучести:

 

σ, Па

σ0.2, Па

d, %

4. Определение условного предела текучести

 

	d=0.2%

 

5. Определение модуля упругости

 

6. Определение истинного сопротивления разрыву:

 

6. Определение остаточного и полного удлинения образца

 

Порядок выполнения работы:

По предложенной машинной диаграмме и исходным данным вычертить диаграмму условных напряжений. Определить указанные в задании механические характеристики.

                   Исходные данные:

 

a0

a0

a₀- исходная ширина образца, мм 

 

ak

ak

а_k- ширина образца в месте разрыва

∆l

l0

lk

l₀ – исходная длина образца