3.2. Діаграма напружень

Зображена на рисунку 17 діаграма ілюструє поведінку матеріалу при заданих розмірах зразка, тому для отримання графіка, який характеризував би матеріал, що досліджується, діаграму розтягу представляють вже трохи в іншому вигляді.

Рисунок 19. Діаграма розтягу для пластичних матеріалів (ε, σ)

Ординати кривої рисунку 17 ділять на початкову площу А₀ й отримують напруження , а абсциси ділять на початкову довжину, отримуючи при цьому деформації . Таким чином отримують графік у координатах ε, σ, який зображено на рисунку 19. Її називають діаграмою напружень при розтягу і за обрисами вона схожа на діаграму, що на рисунку 17, на якій зображені всі величини напружень, що характеризують механічні властивості матеріалів: границю пропорційності – σ_пц , текучості – σ_Т , міцності – σ_в . З цієї діаграми очевидно, що

, (24)

де Е – модуль пружності І роду.

3.3. Реальна діаграма напружень

Діаграму на рисунку 3.4 можна розглядати як таку, що характеризує властивості даного матеріалу при розтягу. Проте ця характеристика є досить умовною, бо не враховує зміни площі поперечного перерізу в процесі деформації.

На рисунку 20 зображено діаграму для рейкової сталі, у якої абсциси дорівнюють відносній зміні площі, тобто

, (25)

ординати відповідно – напруженням

; (26)

точка А відповідає початку утворення шийки, тобто точки К на рисунку 17. Ординати реальної діаграми характеризують властивість матеріалу чинити опір пластичній деформації.

Рисунок 20. Реальна діаграма напружень

Ординату в точці А називають реальною границею міцності, або реальним тимчасовим опором. Ординату в кінці при розриві зразка називають напруженням при розриві.

3.4. Діаграма розтягу для крихких матеріалів

Крихкі матеріали характеризуються тим,що руйнування зразків виникає вже при невеликих деформаціях. Діаграма розтягу чавуну представлена на рисунку 21. Треба звернути увагу, що в порівнянні з рисунками 17; 19 горизонтальний масштаб діаграми на рисунку 21 збільшений в 40 разів, вертикальний у 6 разів.

Як правило крихкі матеріали погано чинять опір розтягу. Для них також практично не існує ділянки пропорційності. Тому для обчислень модуля пружності криву апроксимують хордою, яка сполучає початок координат і точку, що відповідає границі пружності (ε ~ 0,2 %).

Рисунок 21. Діаграма розтягу крихких матеріалів

3.5. Діаграми стиску для пластичних і крихких матеріалів

Діаграма стиску для пластичного матеріалу незначно відрізняється від діаграми розтягу.

На рисунку 22 зображено типову діаграму стиску для мало вуглецевої сталі.

Рисунок 22. Діаграма стиску для пластичних матеріалів

На ній також спостерігається ділянка пропорційності та площадка текучості, але точка К, яку розглядали на рисунку 17, – відсутня. Шийка тут не утворюється.

Що стосується стиску крихких матеріалів, то вони переносять стиск значно краще, ніж розтяг. Якщо порівняти дві діаграми – розтягу та стиску для чавуну, то отримаємо картину, схожу на зображену на рисунку 23 (знаком + відзначено зону розтягу, знаком - відзначено стиск).

Рисунок 23. Діаграма стиску для крихких матеріалів

Контрольні запитання

1. Охарактеризуйте діаграму розтягу стержня із пластичного матеріалу.

2. Охарактеризуйте діаграму напружень при розтягу пластичних матеріалів (ε, σ)

3. Охарактеризуйте реальну діаграму напружень.

4. Охарактеризуйте діаграму напружень при розтягу крихких матеріалів.

5. Охарактеризуйте діаграму напружень при стиску пластичних матеріалів.

6. Охарактеризуйте діаграму напружень при стиску крихких матеріалів.