Оглавление:
Сравнительная характеристика механических свойств пластичных и хрупких материалов
- Сравнительная характеристика механических свойств пластичных и хрупких материалов. Основное различие между хрупким материалом и пластическим материалом заключается в том, что хрупкий материал разрушается очень малой деформацией, и окончательное разрушение пластического материала формируется в связи с этим, площадь фигуры пластического материала намного больше, чем у хрупкого материала. Для разрушения пластика необходим материал и более хрупкий. Поэтому, если целью
конструкции является поглощение максимально возможной кинетической энергии удара без разрушения, то пластический материал является более подходящим. Хрупкие материалы очень легко разрушаются ударом, так как их удельная деформационная работа очень мала. При мягком, постепенном увеличении сжимающей нагрузки, та же хрупкость материала меньше, чем у пластика из-за его способности давать очень небольшие изменения формы напряжениям, близким к пределу прочности на растяжение. Вторая особенность разделения двух типов материалов
заключается в том, что большинство хрупких материалов устойчивы Людмила Фирмаль
к растяжению гораздо хуже, чем к сжатию, что связано с тем, что пластический материал ведет себя практически одинаково на первой стадии растяжения и деформации при сжатии. Это значительно ограничит применение хрупких материалов или потребует специальных мер при работе на прочность при растяжении. Между пластичными материалами и хрупкими материалами обнаруживаются резкие различия в их поведении в связи с так называемыми точками напряжения. Локальные напряжения означают напряжения, которые распространяются на относительно небольшие участки поперечного сечения элемента. Обычно эти напряжения вызваны резким изменением размера или формы
поперечного перемещения по длине стержня. Поэтому, если вы растянете стержень, он отбросит слабый (рис. 35), то в сечении 2-2, на значительном удалении от твердости°, распределение напряжений становится равномерным: а=. г Р1′ / ► Два. » К Л — Два. Я Фигура. 35.62 экспериментальное исследование[гл., Это распределение показано на рисунке. 36. если взять самый слабый участок/-19, то распределение нормального напряжения в нем будет показано так, как показано на рисунке, если стержень достаточно широкий. 37, то есть участок сечения вблизи отверстия, будет примерно равен напряжению; однако такое резкое увеличение напряжения очень мало по сечению. В остальной части поперечного сечения напряжение остается таким же, как и у А, как если бы оно
- не было ослаблено. Таким образом, наличие небольшого отверстия в стержне вызывает очень большое локальное напряжение, которое, однако, захватывает очень малую часть площади поперечного сечения. Подобные локальные перенапряжения вызываются всевозможными порезами, углублениями и царапинами на поверхности стержня, нарезанием резьбы, следами обработки резцом и др. Материал значительно в нижней части этих порезов и царапин В интернете Больше напряжения, чем остальная часть поперечного сечения. Эти выводы верны до тех пор, пока материал следует закону крюка и имеет небольшую деформацию из-за напряжения. Коэффициент увеличения максимального локального напряжения, который обычно связан, называется коэффициентом концентрации и обозначается АК: Г Макс. Хрупкий материал практически не дает большой деформации при разрушении, поэтому
при сжатии или нарастании, т. е. до тех пор, пока максимальное напряжение не достигнет предела прочности на растяжение x, всегда такой материал в связи с этим стержень из хрупкого материала при наличии локального напряжения будет разрушаться или давать хотя бы трещину при значительно меньшей П. Значение среднего нормального = — ^напряжения, чем у того же стержня, когда нет локального напряжения. Последнее, соответственно, резко снижает прочность хрупкого материала. Пластичные материалы гораздо менее восприимчивы к этим локальным перенапряжениям. Давайте представим, что мы растягиваем стержень, показанный на рисунке. 35, при условии, что материалом является низкоуглеродистая сталь.
До тех пор, пока локальное напряжение, равное ZZ, не ограничит следующий вид ликвидности (или большинство видов-1), мы работаем по упрощенной схеме Людмила Фирмаль
некоторых§ 161 сравнительных характеристик механических свойств 63. Схема распределения напряжений показана на рисунке. 37. Как только максимальное напряжение в конце отверстия достигает предела текучести, в этих точках немедленно начинает проявляться остаточная деформация. После того, как эти деформации достигли определенного значения, другими словами, после того, как участок течения прошел, начинается упрочнение, и напряжение снова начинает увеличиваться, но постепенно больше, чем до начала течения. В остальных участках при работе с напряжением ниже предела текучести нагрузка увеличивается еще больше, эти напряжения увеличиваются и на некоторое время останавливаются в росте на краю отверстия, поэтому, если предел текучести
достаточно длинный, фактическое напряжение будет выравниваться выше, пока среднее напряжение не достигнет предела текучести. В коротких точках текучести это выравнивание не имеет значения для явления упрочнения, так как напряжение в конце отверстия начинает снова расти до достижения точки текучести в остальном. При дальнейшем растяжении стержня частично поддерживается частичное выравнивание напряжений, в случае пластичного материала стержень ослабляется отверстием и не ослабляется, поэтому в стержне из пластичного материала локальное перенапряжение гораздо сильнее по прочности под статической нагрузкой, чем у стержня из хрупкого материала, например, можно
увеличить при испытании образцов из углеродистой (менее пластичной) стали, требуется гораздо более тщательная обработка поверхности, чем у образцов из низкоуглеродистой стали. Роль пластичности по отношению к локальным напряжениям, по-видимому, заключается в выравнивании этих напряжений. Мы описываем очень упрощенную схему стержней с отверстиями. На самом деле выравниванию напряжений препятствует не только явление упрочнения, но и изменение напряженного состояния в месте концентрации, переход от линейного напряженного состояния к объемному. Такое сложное состояние стресса дополнительно исследуется в Главе VII. Наконец, другая ситуация определяет выбор конкретного типа материала в фактическом применении. Часто при сборке конструкции приходится сгибать или фиксировать изогнутые элементы. Хрупкие материалы могут
выдерживать очень небольшие деформации без разрушения, поэтому такие манипуляции обычно приводят к образованию трещин. Экспериментальное исследование пластики ge64 на растяжение и сжатие Материалы, которые имеют возможность принимать большие деформации без поломки, обычно позволяют такие изгибы и выпрямление без труда. Таким образом, хрупкие материалы не сопротивляются растяжению и удару, очень чувствительны к локальным напряжениям и не допускают коррекции формы своих элементов. Поэтому пластичность является одним из самых важных и желательных качеств материала. Хрупкие материалы, как правило, имеют преимущество в том, что они дешевле и имеют высокую прочность на сжатие, которая часто может использоваться с тихими
нагрузками. Таким образом, хрупкие и пластичные материалы обладают заметно различными, противоположными свойствами в плане устойчивости к простому уплотнению и растяжению. Но эта разница относительна. Хрупкие материалы могут приобретать свойства пластика, и наоборот. Эти свойства(хрупкость и пластичность) зависят от способа обработки материала, вида напряженного состояния и температуры. При простом сжатии камень, который обычно является хрупким материалом, может деформироваться как пластик; в некоторых экспериментах можно было воздействовать на каменный цилиндр давлением,
приложенным не только к основанию цилиндра, но и к его боку. С другой стороны, низкоуглеродистая сталь, пластичный материал, например, может быть поставлена в такие условия работы при низких температурах, которые дадут полностью хрупкое разрушение. Таким образом, свойства «хрупкости» и «пластичности», данные материалам на основе экспериментов по растяжению и сжатию, относятся к поведению этих материалов при комнатной температуре, и в целом к этим видам деформации хрупкие материалы превращаются в пластичные, и наоборот. Поэтому правильнее говорить не о «хрупких» и «пластичных» материалах, а о хрупком или пластичном состоянии материала. Относительно небольшое
увеличение пластичности хрупких материалов (не менее 2°/0 удлинения при разрыве) означает, что их можно использовать во многих случаях, за исключением хрупких материалов (деталей машин). Поэтому работе по повышению пластичности бетона, чугуна и других материалов следует уделять самое серьезное внимание. Проблема причины хрупкого и пластичного состояния материала обсуждается в главе XXXVI1L
Смотрите также:
