Диаграмма деформирования

Рис.1 Диаграмма деформирования металлического материала. Напряжения ( \ Sigma ) Показано в функции от деформации ( \ Epsilon )
1: Предел истинной упругости
2: Предел пропорциональности
3: Предел упругости
4: Предел текучести σ 0,2
Рис.2 Диаграмма растяжения конструкционной стали
1. Предел прочности
2. Предел текучести
3. Разрушение
4. Область деформационного упрочнения
5. Область деформационного разупрочнения
A: Условное напряжение (F / A 0)
B: Истинное напряжение (F / A)
Рис.3 Кривая деформирования хрупкого материала

Диаграмма деформирования (в частном случае - диаграмма растяжения) отражает зависимость между напряжением и деформацией материала. Кривая может иметь различную форму в зависимости от вида материала, его состояния и условий, при которых происходило нагрузки (например от температуры).

Диаграмма растяжения имеет ряд характерных участков (см. рис.1 и 2).

С начала погрузки до определенного значения напряжений имеет место прямо пропорциональная зависимость между напряжением и деформацией. На этой стадии растяжения справедливый закон Гука.

Далее эта линейная зависимость теряется и предел называется предел пропорциональности. Итак границей пропорциональности называется напряжение, после которого нарушается закон Гука (точка 2 рис.1).

При дальнейшем увеличении нагрузки, в материале появляются остаточные деформации, не исчезающие после разгрузки. Наибольшее напряжение, к которому остаточная деформация не оказывается, называется пределом упругости (точка 3 рис.1).

Для случая конструкционных сталей предел текучести соответствует площинци текучести диаграммы деформирования материала. Дальнейшее увеличение нагрузки приводит к появлению горизонтальной площинкы текучести на диаграмме деформирования (точка 2 на рис.2). Такой процесс деформации называют текучестью материала сопровождается остаточным удлинением при постоянной нагрузке (напряжении), не исчезающей после разгрузки. Итак, пределом текучести ( англ. Yield Strength ) Σ Т называется наименьшее напряжение, при котором деформация образца происходит при постоянном растягивающие напряжения. В случае, если такая площинка текучести отсутствует, вместо σ т используется напряжение σ 0,2 (читается: сигма ноль-два), которое отвечает напряжению, при котором остаточная относительная деформация в материале ( пластическая деформация) составляет \ Epsilon = 0,2% на длине испытываемого образца (точка 4 на рис.1).

Начало пластической деформации соответствует наступлению некоторого критического состояния, которое можно обнаружить не только за появлением остаточных деформаций, но и за повышением температуры, изменением электропроводности и магнитных свойств при этом. После стадии текучести материал снова приобретает способность увеличивать сопротивление (зона деформационного упрочнения англ. Strain Hardening ) В некоторой границы. Напряжение, соответствующее максимальному сопротивлению материала называется временное сопротивление или предел прочности ( англ. Ultimate Strenght ) И обозначается σ в (точка 1 на рис.2).

Дальнейшее деформирования материала происходит катастрофически и сопровождается локализацией деформации (появление шейки) и связанным с этим частичной разгрузкой. Эта зона диаграммы называется "область разупрочнения" ( англ. Necking region ) (Поз.5 на рис.2) и заканчивается разрушением (точка 3 на рис.2).

Следует заметить, что такая форма диаграммы (диаграмма A на рис.2) имеет место, когда оперировать условными напряжениями (исчисляются отношением усилия к начальной площади образца). В случае если рассчитывать напряжения по реальной площади (истинные напряжения), которая в случае растяжения уменьшается, то будет получено диаграмму в истинных напряжениях (диаграмма B, на рис.2) и характерного экстремума, что соответствует предела прочности не наблюдается.

Приведенные выше закономерности характерны для пластических материалов. В случае хрупких материалов (например, стекла) диаграмма деформирования по деформациям значительно короче и, следует отметить, что разрушение наступает без проявления пластичности (рис.3).



См.. также

Напряжение
Деформация
Упругость
Пластичность
Прочность

Литература

  • Сопротивление материалов. Учебник / Г. С. Писаренко, А. Л. Цветок, Е. С. Уманский. Под ред. Г. С. Писаренко - М.: Высшая школа, 1993. - 655 с. ISBN 5-11-004083-5
  • Сопротивление материалов: Учеб. пособие. для студентов вузов. Рекомендовано МОН / Швабьюк В.И. - К., 2009. - 380 с.