12. Хрупкие материалы

Хрупкость — свойство материала разрушаться без образования заметных остаточных деформаций. Является противоположным свойству пластичности. Материалы, обладающие этим свойством, называются хрупкими. Для таких материалов удлинение при разрыве не превышает 2…5 %, а в ряде случаев измеряется долями процента. К хрупким материалам относятся чугун, высокоуглеродистая инструментальная сталь, стекло, кирпич, камни и др. Диаграмма растяжения хрупких материалов не имеетплощадки текучести и зоны упрочнения.

Сопоставление предела прочности хрупких материалов при растяжении σ_в.р с пределом прочности при сжатии σ_в.с показывает, что эти материалы обладают, как правило, более высокими прочностными показателями при сжатии, нежели при растяжении. Отношение   для чугуна колеблется в пределах 0,2…0,4, для керамических материалов в пределах 0,1…0,2.

Очень большое влияние на проявление свойств пластичности и хрупкости оказывают скорость нагружения и температура. При быстром нагружении более резко проявляется свойство хрупкости, а при медленном — свойство пластичности. Например, хрупкое стекло способно при длительном воздействии нагрузки при нормальной температуре получать остаточные деформации. Пластичные же материалы, такие как малоуглеродистая сталь, под воздействием резкой ударной нагрузки проявляют хрупкие свойства. При понижении температуры хрупкость материалов увеличивается, а при повышении температуры увеличивается свойство пластичности.

Одной из основных технологических операций, позволяющих изменять в нужном направлении свойства материала, является термообработка. Закалка резко повышает прочностные характеристики стали и одновременно снижает ее пластические свойства.

13.Допускаемое напряжение

Допускаемое напряжение определяется по формуле:

В спучае пластичного материапа в качестве предельного напряжения

- принимается предеп текучести при растяжении  , соответствующий началу текучести материала, а в случае хрупкого материала - предел прочности   при растяжении или сжатии, предшествующий разрыву образца.

В знаменателе стоит нормативный (требуемый) коэффициент запаса прочности по отношению соответственно к пределу текучести и пределу прочности n.

Он представляет собой величину, большую единицы, зависящую от класса конструкции (капитальная, временная и т.п.), срока ее эксплуатации, нагрузки (статическая, циклическая и т.п.), возможной неоднородности изготовления материала и от вида деформации (растяжение, сжатие, изгиб и т.п.).

Нормативный коэффициент запаса прочности в большинстве случаев он принимается равным для пластичных материалов nT = 1,5 + 2,5, для хрупких nB = 2,5 + 5.

В случае, когда решающими для прочности конструкции являются не нормальные, а касательные напряжения (например, при кручении бруса круглого поперечного сечения), условие прочности имеет вид:

В случае, когда решающими для прочности конструкции являются не нормальные, а касательные напряжения (например, при кручении бруса круглого поперечного сечения), условие прочности имеет вид:  - расчетное касательное напряжение. - допускаемое касательное напряжение, определяемое по формуле: В случае пластичного материала в качестве предельного   принимают предел текучести при сдвиге   в случае хрупкого материала - предел прочности  . В большинстве случаев допускаемые напряжения при кручении принимают в зависимости от допускаемых напряжений при растяжении того же материала. Например, для стали   = 0,5 [ ], для чугуна  .