Напряжение и способы описания напряженного состояния. Пластическая деформация. Деформационное упрочнение. Чувствительность к надрезу и трещине. Деформационное разрушение при длительном статическом нагружении, страница 12

Модуль сдвига при кручении – отношение касательного напряжения к упругой угловой деформации в точке:

 (МПа), где ΔТ- ступени нагружения, Н*мм;

l- расчетная длина образца, мм;

Δφ- средне арифметическое значение углов закручивания на расчетной длине образца, приходящихся на одну ступень нагружения, рад;

I_Р- полярный момент инерции, мм⁴.

Предел пропорциональности при кручении τ_пц- касательное напряжение в периферийных точках поперечного сечения образца, вычисленное по формуле для упругого кручения, при котором отклонения от линейной зависимости между нагрузкой и углом закручивания такого, что на линейном участке тангенс угла наклона, образованного касательной к кривой деформации и осью нагрузок, повышается на 50% своего зрачения.

(МПа), где W_р- полярный момент сопротивления, мм.

Для круглого сечения:

;

Т_пц- крутящий момент.

Рис. 40 Диаграмма испытаний на кручение.

Т_к- разрушающая нагрузка;

Т_τ- крутящий момент, соответствующий пределу текучести.

Предел текучести при кручении (τ_0,3)- касательное напряжение при котором остаточная деформация сдвига равна 0,3%.

.

Относительный угол сдвига:

, где φ_пц- угол закручивания образца на его расчетной длине, соответствующей пределу пропорциональности при кручении, рад;

D- диаметр рабочей части образца, мм;

l- расчетная длина образца.

Предел прочности при кручении (условный)(τ_пц)- касательное напряжение равное отношению наибольшего момента при кручении, предшествующего разрушению полярного момента сопротивления сечения образца.

Предел прочности при кручении (истинный)(τ_к)- это наибольшее истинное касательное напряжение при разрушении образца, вычисленное с учетом перераспределения напряжений при пластической деформации.

 , где v- относительный угол закручивания при разрушении образца.

(рад/мм);

Максимальный остаточный угол сдвига при кручении γ_max- максимальная угловая деформация в точке на поверхности образца для испытаний в момент разрушения. Разрушение от касательных напряжений происходит по поперечному сечению образца, разрушение от напряжений растяжения – отрыв происходит по винтовой поверхности под углом равным 45⁰ к оси образца.

Результаты испытаний на ударный изгиб не дают конструктору необходимых сведений для расчетов на прочность. Однако, значение ударной вязкости важно для технологов.

			А А

Рис. 41

3.1 Испытание на ударный изгиб (определение ударной вязкости).

ГОСТ 9454-78

Метод основан на разрушении образца одним ударом маятникого копра. Образец имеет надрез в зоне максимальных нормальных напряжений σ₁ и σ₂ .

Ударная вязкость – это работа удара, отнесенная к начальной площади поперечного сечения образца в месте концентратора (надреза).

Ударная вязкость определяется для выделения хрупкости сталей и сплавов. пластическая деформация концентрируется в малом объеме, в результате чего деформационные характеристики уменьшаются, а характеристики сопротивления деформации σ₁, σ₂, σ₃ увеличиваются и изменяется характер излома. Структурное изменение в металле или сплаве (рост зерна, выпадение дисперсных фаз, наличие дефектов структуры) изменение технологии обработки, изменение химического состава в большей степени влияют на ударную вязкость материалов. По результатам испытаний можно установить следующие свойства:

·  хладноломкость;

·  синеломкость;

·  тепловая хрупкость;

·  хрупкость перекристаллизации;

·  и др., которые при статических испытаниях не всегда можно обнаружить.

Значение ударной вязкости существенно зависит от формы и размера образцов.

, где К- работа ударной вязкости, Дж;

S₀- начальная площадь поперечного сечения в месте надреза, см².

, где Н₁- начальная высота рабочей части, см;

В- начальная ширина, см.

Схема установки образца на опорах копра