Описать испытания материалов на растяжение и сжатие

Растяжением или сжатием называют вид нагружения, при ко­тором в поперечном сечении бруса возникает только один внутрен­ний силовой фактор — продольная сила.
Продольные силы меняются по длине бруса. При расчетах по­сле определения величин продольных сил по сечениям строится гра­фик — эпюра продольных сил.
Условно назначают знак продольной силы.

Если продольная сила направлена от сечения, то брус растянут. Растяжение считают положительной деформацией (рис. 20.1а).
Если продольная сила направлена к сечению, то брус сжат. Сжа­тие считают отрицательной деформацией (рис. 20.16).

Закон Гука
В пределах упругих деформаций деформации прямо пропорциональны нагрузке:
F = kΔ l,
где F — действующая нагрузка; k— коэффициент.
Формулы для расчета перемещений поперечных сечений бруса при растяжении и сжатии

зависимость между нагрузкой, размера­ми бруса и возникающей деформацией:
; ;
или ,
где Δ l — абсолютное удлинение, мм;
σ - нормальное напряжение, МПа;
/ — начальная длина, мм;
Е — модуль упругости материала, МПа;
N — продольная сила, Н;
А — площадь поперечного сечения, мм²;
Произведение АЕ называют жесткостью сечения.

Статические испытания на растяжение и сжатие
Образец закрепляется в зажимах разрывной машины и растяги­вается до разрыва. Машина снабжена прибором для автоматической записи диаграммы растяжения — зависимости между нагрузкой и абсолютным

Особые точки диаграм­мы растяжения обозначены точками 1, 2, 3, 4, 5: 1) точка 1 соответству­ет пределу пропорциональности: после нее прямая линия (прямая пропорциональность) заканчивается и переходит в кривую; участок 01 - удлинение Δ l растет пропорционально нагрузке; подтвер­ждается закон Гука;

2.
точка 2 соответствует пределу упругости материала: материал теряет упругие свойства — способность вернуться к исходным размерам;

3.
точка 3 является концом участка, на котором образец силь­но деформируется без увеличения нагрузки. Это явление называют текучестью; текучесть - удлинение при постоянной нагрузке;

4.
точка 4 соответствует максимальной нагрузке, в этот момент на образце образуется «шейка» — резкое уменьшение площади поперечного сечения. Напряжение в этой точке называют временным противлением разрыву, или условным пределом прочности. Зона 3-4 называется зоной упрочнения.

Механические характеристики

При построении приведенной диаграммы рассчитываются величины, имеющие условный характер, усилия в каждой из точек делят на величину на-
чальной площади поперечного сечения, хотя в каждый момент идет деформация и площадь образца уменьшается. Приведенная диаграмма растяжения не зависит от абсолютных размеров образца Основные характеристики прочности:

- предел пропорциональности ;

- предел упругости ;

- предел текучести ;

- предел прочности, или временное сопротивление разрыву, , где - начальная площадь сечения.

Особенности поведения материалов при испытания на сжатиие:
1. Пластичные материалы практически одинаково работают при растяжении и сжатии. Механические характеристики при растяжении и сжатии одинаковы.
2. Хрупкие материалы обычно обладают большей прочностью при сжатии, чем при растяжении: σ _вр < σ _вс.

Если допускаемое напряжение при растяжении и сжатии различно, их обозначают [σ _р] (растяжение), [σ _с] (сжатие).
50. Начертить диаграмму растяжения и описать ее основные точки.

Диаграмма растяжения характеризует поведение конкретного образца, но отнюдь не обобщенные свойства материала. Для получения характеристик материала строится условная диаграмма напряжений, на которой откладываются относительные величины – напряжения σ =F/A₀ и относительные деформации ε =Δ l/l₀, где А₀, l₀ – начальные параметры образца.

Особые точки диаграм­мы растяжения обозначены точками 1, 2, 3, 4, 5: 1. точка 1 соответству-ет пределу пропорциональности: после нее прямая линия (прямая пропорциональность) заканчивается и переходит в кривую; участок 01 - удлинение Δ l растет пропорционально нагрузке; подтвер­ждается закон Гука;

2. точка 2 соответствует пределу упругости материала: материал теряет упругие свойства —способность вернуться к исходным размерам;

точка 3 является концом участка, на котором образец силь­но деформируется без увеличения нагрузки. Это явление называют текучестью; текучесть - удлинение при постоянной нагрузке;

3. точка 4 соответствует максимальной нагрузке, в этот момент на образце образуется «шейка» — резкое уменьшение площади поперечного сечения. Напряжение в этой точке называют временным противлением разрыву, или условным пределом прочности. Зона 3-4 называется зоной упрочнения.

51. Определить понятие «допускаемое напряжение» и объяснить как выбрать коэффициент запаса прочности

Допускаемое напряжение - это отношение некоторого предельного напряжения для данного материала к коэффициенту запаса!

[ S ] - допускаемый коэффициент запаса прочности

Выбор допускаемого коэффициента запаса прочности является очень ответственной задачей, так как завышение [ s ] ведет к чрезмерному увеличению массы и габаритов конструкции, увеличивает ее стоимость, а занижение [ s ] делает конструкцию недостаточно надежной.

Выбор величины коэффициента запаса прочности зависит от состояния материала (хруп- кое или пластичное), характера приложения нагрузки (статическая, динамическая, повторно- переменная) и некоторых общих факторов. К этим факторам относятся;
1)неоднородность материала, а, следовательно, различие его механических характеристик в малых образцах и деталях.
2) неточность задания величин внешних нагрузок.
3)приближенность расчетных схем и некоторая приближенность расчетных схем.
Для пластичных материалов в случае статической нагрузки опасным напряжением, следует считать предел текучести, т. е. σ 0=σ Т., а n=nТ.. Тогда
[σ ]=σ 0/n=σ Т./nT.
Для хрупких материалов при статической нагрузке опасным напряжением является временное сопротивление и тогда
[σ ]=σ 0/n=σ В../nВ.
Принимают, что запас прочности nВ.=2, 5 до 3, 0